(57)【要約】【課題】粒子の分級範囲を簡単に変化し得る粒子分離装置、粒子測定装置、及び粒子分離方法を提供する。【解決手段】粒子測定装置（１０Ａ）の粒子分離装置（２０Ａ）は、外部から気体を導入する気流を発生させるファン（４）と、ファン（４）が駆動出力を発生するための電力を供給する電力供給部（２１）とを有し、導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する。電力供給部（２１）からファン（４）へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、電力供給部（２１）からファン（４）へ第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにてファン４を駆動させる駆動制御部（２２）が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部と、該流体駆動部が駆動出力を発生するための電力を供給する電力供給部とを有し、導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離装置において、
上記電力供給部から上記流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させる駆動制御部が設けられていることを特徴とする粒子分離装置。
【請求項２】
前記第２電圧は、前記電力供給部から前記流体駆動部への電力を非供給とする零電圧であることを特徴とする請求項１記載の粒子分離装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記間欠駆動モードと、前記第１電圧駆動状態の後に第２電圧駆動状態に移行することなく第１電圧駆動状態を継続する継続駆動モードとを切り替えるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の粒子分離装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の粒子分離装置と、
上記粒子分離装置にて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部とを備えた粒子測定装置であって、
上記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、上記粒子検出部に粒子を検出させる検出状態と上記粒子検出部に粒子を検出させない非検出状態との切り替えを１回以上行う検出状態切替部を備えていることを特徴とする粒子測定装置。
【請求項５】
請求項１、２又は３記載の粒子分離装置と、
上記粒子分離装置にて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部とを備えた粒子測定装置であって、
上記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、複数の異なる検出条件の間で該検出条件を１回以上切り替えて、複数の異なる検出条件にて上記粒子検出部に粒子を検出させる検出条件切替部を備えていることを特徴とする粒子測定装置。
【請求項６】
前記検出状態切替部は、
前記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に検出状態と非検出状態との切り替えを行うことを特徴とする請求項４記載の粒子測定装置。
【請求項７】
前記検出条件切替部は、
前記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に異なる検出条件にて前記粒子検出部に粒子を検出させることを特徴とする請求項５記載の粒子測定装置。
【請求項８】
外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部に、電力供給部から該流体駆動部が駆動出力を発生するための電力を供給し、該導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離方法において、
上記電力供給部から上記流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させることを特徴とする粒子分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性力を利用して大気中の浮遊粒子径を分離して測定する粒子分離装置、粒子測定装置、及び粒子分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気中に浮遊する微粒子を粗大粒子と分離し、分離した微粒子の量を測定する粒子測定装置として、例えば特許文献１に開示された装置が挙げられる。特許文献１に開示された微粒子の分離方法では、流体中に浮遊する粒子を加速して慣性力によって分離している。
【０００３】
詳細には、特許文献１に開示された粒子測定装置１００では、図１３に示すように、ロート状のサンプリング管１１０における粗大粒子排出用直管部１１１に同心に該粗大粒子排出用直管部１１１よりも小径の微粒子採取用直管１２０が近接して設けられている。
【０００４】
上記粒子測定装置１００では、大気中に浮遊する微粒子を粗大粒子と分離するときには、粗大粒子排出用直管部１１１の吸引側１１１ａから図示しないポンプにて吸引する。また、微粒子採取用直管１２０においても吸引側１２１から図示しないポンプにて吸引する。
【０００５】
これにより、大気中に浮遊する微粒子及び粗大粒子を含む含粒子流体１０１が、サンプリング管１１０のテーパー部１１２に沿って流入される。このため、ノズル部１１３にて加速された後、粗大粒子排出用直管部１１１の入り口近傍及び微粒子採取用直管１２０の入り口近傍に排出される。尚、図１３においては右半分の流路線を省略している。
【０００６】
このとき、粗大粒子１０１ａは慣性力が大きいので、主流１０２に搬送されて粗大粒子排出用直管部１１１から除去される。一方、微小粒子１０１ｂは慣性力が小さいので、微粒子採取用直管１２０に向けて反転して逆方向の支流１０３に搬送されて微粒子採取用直管１２０へ送り込まれる。
【０００７】
これによって、含粒子流体１０１に含まれる粗大粒子１０１ａと微小粒子１０１ｂとが分離されることになる。特許文献１の分離方法では、主流１０２及び支流１０３の流量調整、及び微粒子採取用直管１２０の上下移動にてノズル部１１３の全長とその間隔を調整することによって、粒子の分級特性を変えることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−８９８９８号公報（２００４年３月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の慣性力によって粒子を分級する粒子分離装置、粒子測定装置、及び粒子分離方法では、以下の問題点を有している。
【００１０】
すなわち、分級される粒子径は慣性力に依存する。このため、微小粒子を対象とした測定と粗大粒子を対象とした測定とを１つの測定器で行おうとする場合、慣性力の変化が可能な駆動部及び駆動回路、又は粒径毎に別の駆動部及び流路が必要となる。その結果、コスト増加に繋がる。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、粒子の分級範囲を簡単に変化し得る粒子分離装置、粒子測定装置、及び粒子分離方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様における粒子分離装置は、上記の課題を解決するために、外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部と、該流体駆動部が駆動出力を発生するための電力を供給する電力供給部とを有し、導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離装置において、上記電力供給部から上記流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させる駆動制御部が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の一態様における粒子測定装置は、上記の課題を解決するために、上記記載の粒子分離装置と、上記粒子分離装置にて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部とを備えた粒子測定装置であって、上記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、上記粒子検出部に粒子を検出させる検出状態と上記粒子検出部に粒子を検出させない非検出状態との切り替えを１回以上行う検出状態切替部を備えていることを特徴としている。
【００１４】
本発明の一態様における粒子測定装置は、上記の課題を解決するために、上記記載の粒子分離装置と、上記粒子分離装置にて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部とを備えた粒子測定装置であって、上記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、複数の異なる検出条件の間で該検出条件を１回以上切り替えて、複数の異なる検出条件にて上記粒子検出部に粒子を検出させる検出条件切替部を備えていることを特徴としている。
【００１５】
本発明の一態様における粒子分離方法は、上記の課題を解決するために、外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部に、電力供給部から該流体駆動部が駆動出力を発生するための電力を供給し、該導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離方法において、上記電力供給部から上記流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、粒子の分級範囲を簡単に変化し得る粒子分離装置、粒子測定装置、及び粒子分離方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１における粒子分離装置を備えた粒子測定装置の構成を示す断面図である。
【図２】上記粒子分離装置を備えた粒子測定装置の構成を示す斜視図である。
【図３】上記粒子分離装置における、導入流路を通して系内へ導入された含粒子流体の分岐部における分粒の状態を模式的に示した断面図である。
【図４】（ａ）は（ｂ）に示す電力供給部での入力電圧の印加により発生する流体駆動部としてのファンの駆動出力を示す波形図であり、（ｂ）は電力供給部での入力電圧の印加状態を示す波形図である。
【図５】（ａ）は実施形態１における変形例の粒子分離装置を備えた粒子測定装置を示すものであって、（ｂ）に示す電力供給部での入力電圧の印加により発生する流体駆動部としてのファンの駆動出力を示す波形図であり、（ｂ）は電力供給部での入力電圧の印加状態を示す波形図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施形態２における粒子分離装置を備えた粒子測定装置を示すものであって、（ｂ）に示す電力供給部での入力電圧の印加により発生する流体駆動部としてのファンの駆動出力を示す波形図であり、（ｂ）は電力供給部での入力電圧の印加状態を示す波形図である。
【図７】本発明の実施形態３における粒子分離装置を備えた粒子測定装置の構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）は上記粒子分離装置を備えた粒子測定装置の間欠駆動モードにおける流体駆動部としてのファンの駆動出力を示す波形図であり、（ｂ）は、間欠駆動モードにおけるセンサでの粒子測定タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態４における粒子分離装置を備えた粒子測定装置の構成を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は上記粒子分離装置を備えた粒子測定装置における流体駆動部としてのファンの駆動出力を示す波形図であり、（ｂ）は分割された時間領域毎にセンサに粒子を検出させる時分割粒子検出設定部の設定状態を示すタイミングチャートである。
【図１１】上記粒子分離装置を備えた粒子測定装置を示すものであって、表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態５における粒子分離装置を備えた粒子測定装置、及び粒子分離方法を示すものであって、間欠駆動モードと継続駆動モードとを切り替え駆動する場合の流体駆動部としてのファンの駆動出力を示す波形図である。
【図１３】従来の粒子分離装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１９】
本実施の形態における粒子測定装置は、外部から空気等の気体を吸引し、該気体に含まれる粒子を慣性力によって分級する粒子分離装置を備え、微粒子から粗大粒子までの量を測定し得る装置である。
【００２０】
〔粒子分離装置を備えた粒子測定装置の構成〕
本実施の形態の粒子分離装置を備えた粒子測定装置の構成について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の粒子分離装置を備えた粒子測定装置の構成を示す断面図である。図２は、本実施の形態の粒子分離装置を備えた粒子測定装置の構成を示す斜視図である。
【００２１】
本実施の形態の粒子測定装置１０Ａは、図２に示すように、粒子検出部としてのセンサ１と、吸気部２と、分粒部３と、流体駆動部としてのファン４とを備えている。粒子測定装置１０Ａは、単一のファン４を駆動することによって、吸気部２から外部の空気を導入するようになっている。
【００２２】
粒子測定装置１０Ａ内に導入された空気は、図１に示すように、該粒子測定装置１０Ａ内に形成された気体流路を通過して、ファン４を介して外部へ排出される。センサ１は、粒子測定装置１０Ａ内に形成された気体流路の途中に設けられており、通過する空気中に含まれる微粒子の量を測定する。
【００２３】
図１に示すように、粒子測定装置１０Ａ内に形成された気体流路５は、導入流路５ａと、主流路５ｂと、支流路５ｃと、主流排出路５ｄと支流排出路５ｅとから構成されている。
【００２４】
導入流路５ａは、吸気部２に形成されており、外部から空気等の気体を導入するための流路である。主流路５ｂ及び支流路５ｃは、導入流路５ａから分岐部Ａにて２方向に分岐した流路である。また、主流路５ｂに連結している主流排出路５ｄ、及び支流路５ｃに連結している支流排出路５ｅは、いずれも気体を外部へ排出するための流路である。
【００２５】
本実施の形態では、粒子測定装置１０Ａにおける粒子分離装置２０Ａは、上記ファン４と気体流路５と電力供給部２１と駆動制御部２２とから構成されている。そして、ファン４を駆動することにより、導入流路５ａから導入された気体に含まれる粒子を、その慣性力によって、分岐部Ａにおいて粗大粒子が含まれる主流路５ｂと微小粒子が含まれる支流路５ｃとへ分離つまり分粒させる。尚、導入流路５ａから導入された気体に含まれる粒子の分粒の原理については、後述する。
【００２６】
微小粒子を測定する測定部であるセンサ１は、支流路５ｃの途中に設けられており、支流路５ｃを通過する気体中の微小粒子の量を測定する。具体的には、このセンサ１は、例えば、通過する気流中の微粒子に光を照射し、微粒子から散乱した光を検出するという光散乱法によって、気体中の微小粒子の量を測定する。ただし、センサ１は、必ずしも光散乱法に限らず、重量法によって気体中の微小粒子の量を測定するものであってもよい。また、微小粒子を測定する測定部である粒子検出部は、センサ１に限定されず、例えば、微小粒子を捕集するフィルターを備え、該フィルターによって捕集された微小粒子を測定するものであってもよい。すなわち、粒子検出部は、例えば光散乱を利用した濃度測定装や、成分分析装置、又はフィルターによる粒子捕集装置でもよい。
【００２７】
ファン４は、本実施の形態では、ただ１つ設けられている。そして、導入流路５ａから主流路５ｂを通して主流排出路５ｄへ向かう気流と、導入流路５ａから支流路５ｃを通して主流排出路５ｄへ向かう気流とを発生させる流体駆動部として機能する。ファン４における前面の気体吸入面４ａは、主流排出路５ｄ及び支流排出路５ｅに接続されている。
【００２８】
尚、本実施の形態では、上述したように、支流路５ｃを通る気流についても、支流排出路５ｅを介してファン４にて排出しており、これによって、流体駆動部を１つのファン４にて構成している。しかし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、例えば、支流路５ｃに別途のファン４を設けることにより、流体駆動部を２つのファン４にて構成することも可能である。
【００２９】
また、本実施の形態における流体駆動部は、ファン４にて構成されている。しかし、必ずしもこれに限らず、導入流路５ａから主流路５ｂ又は支流路５ｃを介して主流排出路５ｄ及び支流排出路５ｅへ向かう気流を発生させることが可能なものであればよい。例えば、流体駆動部は、ポンプであってもよい。
【００３０】
また、本実施の形態では、主流排出路５ｄ及び支流排出路５ｅとの間に、例えば仕切板６が設けられており、主流路５ｂから主流排出路５ｄ及び支流排出路５ｅを通して、支流路５ｃに逆流するのを防止するようになっている。ただし、本発明では、この仕切板６は必ずしも存在しなくてもよい。
【００３１】
また、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａを備えた粒子測定装置１０Ａでは、図１に示すように、流体駆動部としてのファン４が駆動出力を発生するための電力を供給する電力供給部２１と、この電力供給部２１からファン４への駆動電力の供給を制御する駆動制御部２２とが設けられている。これにより、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａを備えた粒子測定装置１０Ａでは、微小粒子８ｂだけでなく、微小粒子８ｂに粗大粒子８ａを加えた全粒子測定ができるようになっている。
【００３２】
〔粒子分離方法及び粒子測定方法〕
上記構成の粒子分離装置２０Ａを備えた粒子測定装置１０Ａにおける粒子の分離方法及び粒子測定方法について、図１及び図３に基づいて説明する。図３は、導入流路５ａを通して系内へ導入された含粒子流体の分岐部Ａにおける分粒の状態を模式的に示した断面図である。
【００３３】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ａを備えた粒子測定装置１０Ａでは、図１に示すように、ファン４の駆動によって、浮遊粒子を含んだ空気の流体（以下、「含粒子流体」と記す）は、錐状に傾斜した導入流路５ａを通って粒子測定装置１０Ａ内に気流７ａとして導入される。導入流路５ａは、気流７ａの方向に対して垂直な断面形状において、分岐部Ａへ向かうに伴い、流路断面積が小さくなる構成になっている。このため、導入流路５ａに導入された含粒子流体は、気流７ａに沿って分岐部Ａに向かうに伴って加速することになる。そこで、導入流路５ａは、流体加速部ともいう。
【００３４】
含粒子流体の気流７ａは、分岐部Ａにおいて主流７ｂと支流７ｃとに分岐する。主流７ｂ及び支流７ｃは、それぞれ、ファン４によって吸引される主流路５ｂ及び支流路５ｃを通る。１つのファン４にて主流７ｂ及び支流７ｃに分岐して吸引することによって、大気等の含粒子流体を、導入流路５ａを通して系内へ導入することができる。
【００３５】
系内へ吸引された含粒子流体は、図３に示すように、気流７ａが分岐部Ａにおいて主流７ｂと支流７ｃとに分岐したときに、所望粒径の微小粒子８ｂを含む含粒子流体と所望粒径以外の粗大粒子８ａを含む含粒子流体とに分粒される。このとき、主流７ｂには、所望粒径以外の粗大粒子８ａを含む含粒子流体が含まれる。一方、支流７ｃには、所望粒径の微小粒子８ｂを含む含粒子流体が含まれる。
【００３６】
上述した粒子の分粒原理について説明する。
【００３７】
ファン４によって系内に吸引された含粒子流体は、図３に示すように、導入流路５ａの分岐部Ａへ向かうに伴い加速する。分岐部Ａにおいて、含粒子流体に含まれる粒子が気流７ａの方向に沿う主流７ｂに沿って運動するか否かは、ストークスの式より、粒子の密度、直径、速度、及び含粒子流体の粘性に依存する。
【００３８】
したがって、含粒子流体に含まれる粒子は、粒径が大きい程速い速度を有するので、含粒子流体の運動方向に沿う。このため、粒径が比較的大きい粗大粒子８ａは、慣性力が大きいので、気流７ａの方向に沿う主流７ｂに搬送されて主流路５ｂから主流排出路５ｄへ排出される。この結果、支流７ｃ側へは入り込み難くなる。
【００３９】
一方、粒径が比較的小さい微小粒子８ｂは、慣性力が小さい。それゆえ、微小粒子８ｂの移動は、含粒子流体の粘性によって支配される。このため、微小粒子８ｂは、主として主流７ｂとは逆方向の支流７ｃに搬送されて、支流路５ｃへ送り込まれる。尚、一部は、主流７ｂに搬送されて、主流路５ｂへ送り込まれる。このように、分岐部Ａにおける粒子の速度によって特定粒径以下の粒子のみを支流７ｃへ導くことが可能になる。
【００４０】
このように、本実施の形態における粒子分離装置２０Ａでは、上述の流路構成及びファン４の配置等によって、ファン４によって吸引される含粒子流体に含まれる粗大粒子８ａは、ファン４が必要駆動電力にて駆動しているときには、分岐部Ａにおいて主流路５ｂに対して逆方向に延びた支流路５ｃへは混入しないようになっている。一方、微小粒子８ｂは、主流路５ｂ及び支流路５ｃの両方に存在する。
【００４１】
次に、支流路５ｃへ送り込まれた微小粒子８ｂを含む含粒子流体は、図１に示すように、支流７ｃに搬送されてセンサ１を通過する。このようにセンサ１を通過することによって、含粒子流体に含まれる微小粒子８ｂの量が測定される。
【００４２】
支流路５ｃにおいてセンサ１を通過した微小粒子８ｂを含む含粒子流体は、支流排出路５ｅへ向かって流出することになる。
【００４３】
一方、導入流路５ａ、主流路５ｂ及びファン４は、略同一方向に配列して設けられている。このような構成とすることによって、粗大粒子８ａは、支流路５ｃへ逆流することなく、主流路５ｂへの分岐後、主流排出路５ｄを介して外部へ排出され易くなる。それゆえ、測定対象でない粗大粒子８ａを、効率的に除去することができる。
【００４４】
このように、粗大粒子８ａを含む含粒子流体の主流７ｂは、分岐部Ａから下側に配された主流排出路５ｄへ向かって最短距離になるように延びる主流路５ｂを通って、主流排出路５ｄから排出される。一方、微小粒子８ｂを含む含粒子流体の支流７ｃは、分岐部Ａから、主流路５ｂとは逆方向に延びセンサ１を介して迂回して支流排出路５ｅに合流する支流路５ｃを通って、支流排出路５ｅから排出される。このように、分岐部Ａにて粗大粒子８ａと微小粒子８ｂとが分粒されるので、外部から吸引された含粒子流体のうち、粗大粒子８ａを含む含粒子流体は、センサ１を通過することなく外部へ排出される。一方、微小粒子８ｂを含む含粒子流体は、センサ１にて量が測定された後、外部へ排出されることになる。
【００４５】
上述したように、本実施の形態における粒子分離装置２０Ａ及び粒子測定装置１０Ａにおいては、外部から吸引される含粒子流体の気流７ａを、分岐部Ａにおいて主流７ｂと支流７ｃとに分岐し、この分岐に際し、粗大粒子８ａと微小粒子８ｂとの分粒を行っている。さらに、主流７ｂ及び主流排出路５ｄと支流７ｃ及び支流排出路５ｅとを、一つの気体吸入面４ａに合流させて外部へ排出している。また、主流７ｂと支流７ｃとの分岐は、単一のファン４によって実現されている。そして、支流路５ｃの途中にセンサ１を設けたことによって、支流７ｃの含粒子流体中の微小粒子８ｂの量を測定している。
【００４６】
それゆえ、２台のポンプという２つの駆動源を用いている特許文献１の技術と比較して、小型であり、かつ安価な微粒子測定器を実現することができる。
【００４７】
ここで、主流路５ｂの主流７ｂの流速と支流路５ｃの支流７ｃの流速とは、精度の高い調整が必要である。例えば、主流７ｂの流速が最適値よりも大きく、かつ支流７ｃの流速が最適値よりも小さい場合、主流路５ｂ側に、粗大粒子８ａのみならず微小粒子８ｂの大半が流れてしまう。その結果、支流路５ｃ側へ流れる微小粒子８ｂの量が僅少となるため、粗大粒子８ａと微小粒子８ｂとを適切に分別することができない。反対に、主流７ｂの流速が最適値よりも小さく、かつ支流７ｃの流速が最適値よりも大きい場合、粗大粒子８ａの一部が支流路５ｃ側へ流れてしまい、やはり、粗大粒子８ａと微小粒子８ｂとを適切に分別することができない。主流７ｂの流速及び支流７ｃの流速は、それぞれ、主流路５ｂ及び支流路５ｃの流路抵抗とファン４の排気速度によって決定される。このうち、流路抵抗は、主流路５ｂ及び支流路５ｃの形状によって決定される値であり、流路形状を変更しない限り調整することができない。一方、排気速度は、ファン４の出力の調整によってのみ、調整可能な値であり、比較的調整が容易である。このため、特許文献１の技術のように、図１３に示す粗大粒子排出用直管部１１１及び微粒子採取用直管１２０に対し個別のファンによって排気する構成では、粗大粒子排出用直管部１１１及び微粒子採取用直管１２０のそれぞれにおける流体の流速の調整は、容易に行うことができる。これに対して、粒子測定装置１０Ａでは、単一のファン４によって主流路５ｂ及び支流路５ｃの両方を排気する。このため、ファン４の出力によってそれぞれの流路における排気速度つまり主流７ｂ及び支流７ｃの流速を自由に調整することができないという課題が残されている。
【００４８】
また、主流７ｂ及び支流７ｃの流速に対しファン４の排気速度を十分に活かすためには、ファン４における気体吸入面４ａの面積を可能な限り広くし、排気に利用する形態とすることが望ましい。このような形態をとるために、粒子測定装置１０Ａでは、主流路５ｂ及び主流排出路５ｄと支流路５ｃ及び支流排出路５ｅとを合流させた気体吸入面４ａをファン４に接続した構成となっている。
【００４９】
このような構成において、ファン４の気体吸入面４ａが塞がれている場合、抵抗が大きくなりファン４の駆動源としての性能を十分に発揮することができない。それゆえ、ファン４の性能を十分に発揮するため、粒子測定装置１０Ａでは、ファン４における吸気側の真上の部分に、気体吸入面４ａと同程度の面積を有する空間を設けている。すなわち、気体吸入面４ａと主流排出路５ｄ及び支流排出路５ｅとにより形成された空間を確保している。この結果、主流７ｂは、主流排出路５ｄと気体吸入面４ａとにより形成された空間を通って外部に排出される。一方、支流７ｃは、支流排出路５ｅと気体吸入面４ａとにより形成された空間を通って外部に排出される。
【００５０】
ここで、図３に示すように、本実施の形態の粒子測定装置１０Ａでは、支流路５ｃの流路長は、主流路５ｂの流路長よりも長くなっている。このため、主流７ｂよりも支流７ｃの方が、流路抵抗が大きい。この結果、分岐部Ａでの支流７ｃの流速を低くすることができる。
【００５１】
このことは、逆に、主流７ｂと支流７ｃとが合流する気体吸入面４ａでは、主流７ｂの方が支流７ｃよりも流速が大きいため、乱流が発生する。その結果、主流排出路５ｄ及び支流排出路５ｅにおいて、主流７ｂに含まれる粗大粒子８ａの一部が支流路５ｃ側へ逆流するおそれがある。
【００５２】
そこで、本実施の形態における粒子測定装置１０Ａでは、図１に示すように、主流排出路５ｄと支流排出路５ｅとの間に、主流路５ｂから排出される主流７ｂと、支流路５ｃから排出される支流７ｃとを仕切る仕切板６が設けられていることが好ましい。この仕切板６は、主流排出路５ｄと支流排出路５ｅとの例えば中央に設けられている。すなわち、仕切板６によって区切られた気体吸入面４ａの面積が、主流排出路５ｄと支流排出路５ｅとにおいて同じになっている。この仕切板６によって、主流７ｂと支流７ｃとの合流が防止される。その結果、主流路５ｂと支流路５ｃとの間での粒子の逆流を防止することができる。
【００５３】
尚、仕切板６の位置は、主流排出路５ｄと支流排出路５ｅとの中央に限定されない。例えば、仕切板６によって区切られた気体吸入面４ａにおいて、主流７ｂが通過する面積と支流７ｃが通過する面積とが異なっていてもよい。このように、主流排出路５ｄと支流排出路５ｅとにおいて仕切板６を中央からずれた位置に配置することによって、主流７ｂの流速及び支流７ｃの流速の比率が変化した粒子測定装置１０Ａを実現することができる。
【００５４】
また、仕切板６の角度や厚さは、主流路５ｂ側と支流路５ｃ側との間で異なっていてもよい。また、図１に示す仕切板６は、平板形状である。しかし、仕切板６の形状は、主流７ｂと支流７ｃとの合流を防止する構成であれば、平板形状に限定されず、曲面を有する形状であってもよい。さらに、仕切板６は、支流排出路５ｅにおいて支流７ｃの出口部分を囲うような構造であってもよい。
【００５５】
〔全粒子測定〕
ところで、上記構成の粒子分離装置２０Ａを備えた粒子測定装置１０Ａでは、ファン４に対して電力供給部２１から定格電圧が供給されたときには、センサ１では、粒子のサイズを分離して一定範囲の微小粒子のみが含まれる支流７ｃの粒子を測定する微小粒子測定モードでの測定しかできない。
【００５６】
しかしながら、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａを備えた粒子測定装置１０Ａを用いて、微粒子のサイズを分離せずに微粒子と粗大粒子とが混じって含まれる気流の粒子を測定する全粒子測定モードでの測定ができることが好ましい。
【００５７】
ここで、従来、一つの検出器によって、微小粒子測定モードと粗大粒子測定モードとを、又は微小粒子測定モードと全粒子測定モードとを簡単な方法で両方可能とする粒子分離装置及び粒子分離方法を採用する粒子測定装置は無かった。すなわち、従来、例えば遠心力を用いた粒子分離装置によって気体に含まれる粒子のサイズを分離し、分離された粒子を検出する粒子測定装置が知られている。しかし、従来の粒子測定装置において、例えばファン等の流体駆動部を継続的に高速回転させる微粒子測定モードでは、検出器側の風路に微粒子のみが流入する。このため、微粒子を正確に測定することができるが、粗大粒子を検出することができない。この結果、従来の粒子分離装置及び粒子分離方法を採用する粒子測定装置では、粗大粒子を含めて粒子径を測定する全粒子測定モードの機能は無い。
【００５８】
ここで、全粒子測定モードの機能を具備するためには、ある範囲の粒子径を分離する粒子分離装置とは別に、他の範囲の粒子径を分離する別途の粒子分離装置を近傍位置に複数台備え、該複数台の粒子分離装置によって全粒子測定モードとして使用する方法もある。しかし、この方法では、検出器の数が増えることによってコスト高になる。
【００５９】
全粒子測定モードの機能を具備するためのもうひとつの方法としては、例えばファン等の流体駆動部を継続的に低速回転させる方法がある。これにより、粗大粒子の慣性力を変化させて、一つの検出器を用いて全粒子測定モードの機能を実現することができる。しかし、この方法は、下記の問題がある。
【００６０】
すなわち、ファン等の流体駆動部の速度を低下させる方法としては、一般的には、電圧制御法とＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御法との２種類がある。
【００６１】
電圧制御方法とは、ファン等の流体駆動部に供給する電圧を低下させることによりファン等の流体駆動部の回転速度を低下させる方法である。しかしながら、一般的に、ファン等の流体駆動部が稼働し得る出力電圧の範囲は限定されている。このため、定格電圧に比して大きく電圧が低下すると、ファン等の流体駆動部が駆動しない。すなわち、電圧制御法では、ファン等の流体駆動部の回転速度が制御できる範囲が極めて限定されている。また、可変抵抗等を用いて電圧を制御する場合等は、電圧を低下させることにより電力の損失が生じてしまう。
【００６２】
これに対して、ＰＷＭ制御法は、ファン等の流体駆動部に供給するパルス波のデューティー比を制御することにより、ファン等の流体駆動部の回転速度を制御する方法である。この方法は、電圧制御法に比べて広い範囲でファン等の流体駆動部の回転速度を制御でき、かつ電圧損失も軽減できる。しかし、ＰＷＭ制御は、ファン等の流体駆動部の回転周期と同程度の短い周期でパルス波を制御する。このため、複雑な回路を搭載する必要があるので、コストが高くなる。
【００６３】
そこで、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａでは、図１に示す駆動制御部２２は、図４の（ａ）（ｂ）に示すように、図１に示す電力供給部２１から流体駆動部としてのファン４への第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ０による第１電圧駆動状態と、電力供給部２１からファン４への該第１入力電圧ＶＨ０よりも低い第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ０による第２電圧駆動状態とを連続して繰り返す間欠駆動モードでの駆動動作を行わせるようになっている。
【００６４】
また、本実施の形態の粒子測定装置１０Ａでは、上記粒子分離装置２０Ａとこの粒子分離装置２０Ａにて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部としてのセンサ１とを備えている。さらに、粒子測定装置１０Ａは、センサ１に粒子を検出させる検出状態とセンサ１に粒子を検出させないつまり粒子検出を停止させる非検出状態とに切り替える検出状態切替部１１ａを備えた検出制御部１１を備えている。詳細には、本実施の形態の検出状態切替部１１ａは、粒子分離装置２０Ａが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ａの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、センサ１に粒子を検出させる検出状態と上記粒子検出部に粒子を検出させない非検出状態との切り替えを１回以上行うようになっている。
【００６５】
また、本実施の形態の粒子分離方法では、電力供給部２１からファン４への第１入力電圧ＶＨ０による第１電圧駆動状態と、電力供給部２１からファン４への該第１入力電圧ＶＨ０よりも低い第２入力電圧ＶＬ０による第２電圧駆動状態とを連続して繰り返す間欠駆動モードでの駆動動作を行う。
【００６６】
詳細には、本実施の形態では、図４の（ａ）（ｂ）に示すように、通常駆動時は、駆動制御部２２は、電力供給部２１からファン４に第１入力電圧ＶＨ０を供給するように制御する。これにより、ファン４は、駆動出力Ｐ１にて第１電圧駆動状態を継続する。
【００６７】
一方、間欠駆動モードでは、一定間隔にて入力電圧を第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧と第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧とを切り替えることによって、ファン４を駆動状態と非駆動状態とに切り替える。そして、ファン４の駆動出力を駆動出力ＰＬ０〜ＰＨ０及び駆動出力ＰＨ０〜ＰＬ０の間で変化させながら粒子分離を行う。
【００６８】
この結果、前述したように、ストークスの式より、粒子が気流７ａの方向に沿う主流７ｂに沿って運動するかは粒子の密度、直径、速度及び含粒子流体の粘性に依存し、同一成分の粒子であれば粒径が大きい粒子程、低い速度で流体の運動から外れる。それゆえ、粒子の慣性力を利用した粒子分離装置２０Ａにおいて、間欠駆動モードでは、粒子に与える慣性力が通常駆動時である第１電圧駆動状態の継続状態よりも小さいため、通常駆動時とは異なる分粒特性にて粒子を分離することが可能となる。
【００６９】
ここで、図４の（ａ）（ｂ）では、ファン４の駆動出力ＰＬ０＝零電圧の状態から定格の駆動出力ＰＨ０に到達した直後に、ファン４を非駆動状態に切り替えている。しかし、必ずしもこれに限らず、ファン４が駆動出力ＰＨ０に到達した後一定時間、該駆動出力ＰＨ０にて駆動することも可能である。
【００７０】
尚、前述したように、本実施の形態では、流体駆動部は例えばファン４だけでなく、ポンプでもよいとした。これらは、駆動状態と非駆動状態とを切り替え可能であるので、流体駆動部として適している。また、本実施の形態では、ファン４等の駆動状態の切り替えは、ファン４等への入力電圧である第２入力電圧ＶＬ０と第１入力電圧ＶＨ０との切り替えによって、つまりファン４等に対する入力電力のオン／オフ切り替えによって行うが、別の動力源でもよい。
【００７１】
上述のように、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａ、粒子測定装置１０Ａ、及び粒子分離方法では、電力供給部２１からファン４への電力供給として、高電圧の第１入力電圧ＶＨ０と低電圧の第２入力電圧ＶＬ０とを定期的に連続して繰り返す。これにより、第１入力電圧ＶＨ０の印加直後、又は第１入力電圧ＶＨ０を第２入力電圧ＶＬ０に切り替えた直後では、ファン４は、定格による通常駆動よりも低い出力で駆動する時間が生じる。そして、その時間は、分粒される粗大粒子８ａをセンサ１に到達させることが可能となる。その結果、検出制御部１１は、検出状態切替部１１ａをセンサ１に粒子を検出させる検出状態に切り替える。尚、検出制御部１１は、第２入力電圧ＶＬ０が零電圧である場合には、検出状態切替部１１ａをセンサ１の粒子検出を停止させる非検出状態に切り替える。
【００７２】
これにより、本実施の形態では、出力変化用の駆動回路部又はＰＷＭ駆動用回路等が必要ないため、低価格の駆動制御部２２でも粗大粒子８ａの測定が可能となる。
【００７３】
したがって、粒子の分級範囲を簡単に変化し得る粒子分離装置２０Ａ、粒子測定装置１０Ａ、及び粒子分離方法を提供することができる。
【００７４】
ここで、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａ、粒子測定装置１０Ａ、及び粒子分離方法において、全粒子測定モードでは、粒子のサイズを分離しない。このため、支流路５ｃの風速を一定に保つ必要がなく、かつ風量が変動してもよい。すなわち、測定時間の少なくとも一部に、測定に十分な分だけの粗大粒子８ａが支流路５ｃに流入するような低風量状態が確保できればよい。このような概念に基づき、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａ、粒子測定装置１０Ａ、及び粒子分離方法は、間欠駆動モードにより全粒子測定モードでの測定を実現することができるといえる。
【００７５】
尚、ここで、ＰＷＭ制御との違いを説明する。
【００７６】
すなわち、ＰＷＭ制御においても、ファン４にパルスにて電力を供給するため、見方によってはオン／オフ駆動による間欠駆動モードと言えなくはない。しかしながら、ＰＷＭ制御の場合は、ファン４の回転周期と同程度の周期でパルスを制御するのに対して、本実施の形態のオン／オフ駆動による間欠駆動モードはそれよりも比較にならないほど長周期にてオン／オフ駆動する点が相違する。具体的には、ＰＷＭ制御でのパルスの周期は例えば１０ｋＨｚ前後である。それに対して、本実施の形態では、例えば０．２５Ｈｚであり、多くても１０Ｈｚ以内である。
【００７７】
この結果、本実施の形態の間欠駆動モードは、ＰＷＭ制御のパルス出力に比べものにならない程、オン／オフ駆動の期間が長い。したがって、このような駆動に用いる回路は、ＰＷＭ制御の回路に比して単純かつ安価なものを用いればよいので、コストの軽減を図ることができる。
【００７８】
また、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａ、粒子測定装置１０Ａ、及び粒子分離方法では、基本的に定格電圧と零電圧とを繰り返すことを想定している。このため、技術背景にて説明した電圧制御法のデメリットが発生しない。
【００７９】
このように、本実施の形態における粒子分離装置２０Ａは、外部から気体を導入する気流を発生させるファン４と、該ファン４が駆動出力を発生するための電力を供給する電力供給部２１とを有している。また、導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する。そして、電力供給部２１からファン４へ第１入力電圧ＶＨ０が印加されている第１電圧駆動状態と、電力供給部２１からファン４へ該第１入力電圧ＶＨ０よりも低い第２入力電圧ＶＬ０が印加されている第２電圧駆動状態とを連続して繰り返す間欠駆動モードにてファン４を駆動させる駆動制御部２２が設けられている。
【００８０】
また、本実施の形態における粒子測定装置１０Ａには、粒子分離装置２０Ａにて分離された気体に含まれる粒子を検出するセンサ１と、センサ１に粒子を検出させる検出状態とセンサ１に粒子を検出させないつまり粒子検出を停止させる非検出状態とに切り替える検出状態切替部１１ａを備えた検出制御部１１とが設けられている。
【００８１】
また、本実施の形態における粒子分離方法は、外部から気体を導入する気流を発生させるファン４に、電力供給部２１から該ファン４が駆動出力を発生するための電力を供給し、該導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する。そして、電力供給部２１からファン４へ第１入力電圧ＶＨ０が印加されている第１電圧駆動状態と、電力供給部２１からファン４へ該第１入力電圧ＶＨ０よりも低い第２入力電圧ＶＬ０が印加されている第２電圧駆動状態とを連続して繰り返す間欠駆動モードにてファン４を駆動させる。
【００８２】
この結果、電力供給部２１からファン４への電力供給として、高電圧の第１入力電圧ＶＨ０と低電圧の第２入力電圧ＶＬ０とを定期的に連続して繰り返す。これにより、第１入力電圧ＶＨ０の印加直後又は第１入力電圧ＶＨ０を第２入力電圧ＶＬ０に切り替えた直後では、ファン４は、定格による通常駆動よりも低い出力で駆動する時間が生じる。そして、その時間は、分粒される粗大粒子８ａをセンサ１に到達させることが可能となる。その結果、検出制御部１１は、検出状態切替部１１ａをセンサ１に粒子を検出させる検出状態に切り替える。尚、本実施の形態では、検出制御部１１は、第２入力電圧ＶＬ０が零電圧であるので、検出状態切替部１１ａをセンサ１に粒子を検出させない非検出状態に切り替える。
【００８３】
これにより、本実施の形態では、出力変化用の駆動回路部又はＰＷＭ駆動用回路等が必要ないため、低価格の駆動制御部２２でも粗大粒子８ａの測定が可能となる。
【００８４】
したがって、粒子の分級範囲を簡単に変化し得る粒子分離装置２０Ａ、粒子測定装置１０Ａ、及び粒子分離方法を提供することができる。
【００８５】
また、本実施の形態の粒子分離装置２０Ａでは、第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ１は、電力供給部２１から流体駆動部としてのファン４への電力を非供給とする零電圧であるとなっている。
【００８６】
これにより、駆動制御部２２は電力供給部２１から印加される第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ０をオン・オフするだけでよいので、駆動制御部２２での制御が簡単となる。
【００８７】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態の粒子分離装置２０Ａ、粒子測定装置１０Ａ、及び粒子分離方法での間欠駆動モードにおいては、第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧による第１電圧駆動状態と、該第１入力電圧ＶＨ０よりも低い第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧による第２電圧駆動状態とを繰り返すことによって、ファン４の駆動出力を最少の駆動出力ＰＨ０＝０から最大の駆動出力ＰＨ０との間で繰り返すものであった。
【００８８】
しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図５の（ａ）（ｂ）に示すように、間欠駆動モードにおいて、第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧による第１電圧駆動状態と、該第１入力電圧ＶＨ０よりも低い第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧による第２電圧駆動状態とを繰り返すことによって、ファン４の駆動出力を駆動出力ＰＬ１（＞駆動出力ＰＬ０＝零出力）から駆動出力ＰＨ１（＜駆動出力ＰＨ０）との間で繰り返す粒子分離装置２０Ａ’、粒子測定装置１０Ａ’、及び粒子分離方法を採用することも可能である。
【００８９】
すなわち、電力供給部２１における第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧による第１電圧駆動状態の時間を、ファン４が最大の駆動出力ＰＨ０に到達する前の駆動出力ＰＨ１に到達した時点で第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧の第２電圧駆動状態に切り替える。これにより、ファン４の駆動出力は駆動出力ＰＨ１（＜駆動出力ＰＨ０）にて折り返し、その後、減少する。
【００９０】
一方、電力供給部２１における第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧による第２電圧駆動状態の時間を、ファン４が最少の駆動出力ＰＬ０に到達する前の駆動出力ＰＬ１に到達した時点で第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧の第１電圧駆動状態に切り替える。これにより、ファン４の駆動出力は駆動出力ＰＬ１（＞駆動出力ＰＬ０）にて折り返し、その後、増加する。
【００９１】
この駆動方法によっても、粒子の分級範囲を簡単に変化し得る粒子分離装置２０Ａ’、粒子測定装置１０Ａ’、及び粒子分離方法を提供することが可能である。
【００９２】
尚、このような電力供給部２１の電力供給時間の切り替えは、駆動制御部２２が例えばタイマーによる切り替えや回転数検出に基づくスイッチによる切り替え等の方法にて行う。
【００９３】
また、上記の説明においては、駆動出力ＰＬ１（≧駆動出力ＰＬ０＝零出力）から駆動出力ＰＨ１（≦駆動出力ＰＨ０）との間で繰り返すとすることも可能である。
【００９４】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について、図６の（ａ）（ｂ）に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
前記実施の形態１の粒子分離装置２０Ａ’、粒子測定装置１０Ａ’、及び粒子分離方法での間欠駆動モードにおいては、ファン４の駆動出力を駆動出力ＰＬ１（＞駆動出力ＰＬ０＝零出力）から駆動出力ＰＨ１（＜駆動出力ＰＨ０）との間で繰り返すために、第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧による第１電圧駆動状態と、該第１入力電圧ＶＨ０よりも低い第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧による第２電圧駆動状態とを連続して繰り返していた。
【００９６】
しかしながら、本実施の形態の粒子分離装置２０Ｂ、粒子測定装置１０Ｂ、及び粒子分離方法での間欠駆動モードにおいては、第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ１（＜第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧）による第１電圧駆動状態と、該第１入力電圧ＶＨ１よりも低い第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ１（＞第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧）による第２電圧駆動状態とを連続して繰り返している点が異なっている。
【００９７】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｂ、粒子測定装置１０Ｂ、及び粒子分離方法での間欠駆動モードの駆動方法について、図６の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図６の（ａ）は本実施の形態における粒子分離装置２０Ｂを備えた粒子測定装置１０Ｂを示すものであって、図６の（ｂ）に示す電力供給部２１での入力電圧の印加により発生する流体駆動部としてのファン４の駆動出力を示す波形図である。図６の（ｂ）は、電力供給部２１での入力電圧の印加状態を示す波形図である。
【００９８】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｂを備えた粒子測定装置１０Ｂにおいては、図６の（ａ）（ｂ）に示すように、実施の形態１と同様に、通常駆動時は、駆動制御部２２は、電力供給部２１からファン４に第１入力電圧ＶＨ０を供給するように制御する。これにより、ファン４は、駆動出力ＰＨ０にて第１電圧駆動状態を継続する。この結果、センサ１にて、微小粒子８bの検出が可能となる。
【００９９】
一方、間欠駆動モードでは、一定間隔にて入力電圧を第１入力電圧ＶＨ１（＜第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧）と第１入力電圧ＶＨ１よりも低い第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ１（＞第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧）とを切り替える。
【０１００】
すなわち、第１入力電圧ＶＨ１は実施の形態１の図５の（ａ）（ｂ）に示す第１入力電圧ＶＨ０（＝定格電圧）よりも低い電圧であり、第２入力電圧ＶＬ１は実施の形態１の図５の（ａ）（ｂ）に示す第２入力電圧ＶＬ０（＝零電圧）よりも高い電圧である。
【０１０１】
そして、このような電力供給部２１に対する駆動制御部２２での制御によって、ファン４を駆動状態と非駆動状態とに切り替える。これにより、ファン４の駆動出力を駆動出力ＰＬ１〜ＰＨ１及び駆動出力ＰＨ１〜ＰＬ１の間で変化させながら粒子分離を行う。
【０１０２】
尚、図６の（ａ）（ｂ）においては、第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ１（＜第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧）によると第１電圧駆動状態とし、第１入力電圧ＶＨ１よりも低い第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ１（＞第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧）による第２電圧駆動状態としている。しかし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、第２電圧駆動状態についてのみ、第１入力電圧ＶＨ１よりも低い第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ１（＞第２入力電圧ＶＬ０＝零電圧）によるとし、第１電圧駆動状態については、第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ０（＝定格電圧）によるとすることも可能である。
【０１０３】
また、本実施の形態においても、ファン４が、一定時間、駆動出力ＰＨ１又は駆動出力ＰＨ０にて駆動していてもよい。
【０１０４】
また、実施の形態１と同様に、流体駆動部はファン４又はポンプ等、駆動状態と非駆動状態とが切り替え可能なものであればよい。さらに、駆動状態の切り替えは、例えばファン４等に対する電力供給部２１からの入力電力のオン／オフ切り替えによって行う。
【０１０５】
このように、本実施の形態の粒子分離装置２０Ｂを備えた粒子測定装置１０Ｂでは、間欠駆動モードにおける第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ１は、電力供給部２１からファン４への電力を非供給とする零電圧としての第２入力電圧ＶＬ０よりも大きい。
【０１０６】
すなわち、実施の形態１における粒子分離装置２０Ａでは、駆動制御部２２が、ファン４に対して間欠駆動モードでの駆動動作を行わせる場合に、第１電圧としての第１入力電圧ＶＨ０と第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ０とは、基本的には、定格電圧と零電圧を意味する。
【０１０７】
しかしながら、間欠駆動モードでの駆動動作は、必ずしも定格電圧と零電圧とに限らず、第２電圧としての第２入力電圧ＶＬ１を零電圧よりも大きくしてもよい。
【０１０８】
これにより、ファン４が完全に停止するのを防止することができるので、間欠駆動モードにおいて、慣性力の制御が無制御状態になるのを防止することができる。
【０１０９】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、図７及び図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１０】
前記実施の形態１及び実施の形態２の粒子分離装置２０Ａ・２０Ｂ、粒子測定装置１０Ａ・１０Ｂ及び粒子分離方法では、主として、第１電圧による第１電圧駆動状態と、該第１電圧よりも低い第２電圧による第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードについて説明した。
【０１１１】
本実施の形態では、間欠駆動モードでの微小粒子８ｂ及び全粒子における測定方法の一つのバリエーションについて説明する。
【０１１２】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｃ、粒子測定装置１０Ｃの構成及び動作について、図７及び図８の（ａ）に基づいて説明する。図７は、本実施の形態における粒子分離装置２０Ｃを備えた粒子測定装置１０Ｃの構成を示す断面図である。図８の（ａ）は本実施の形態における粒子分離装置２０Ｃを備えた粒子測定装置１０Ｃを示すものであって、間欠駆動モードにおける流体駆動部としてのファン４の駆動出力を示す波形図である。
【０１１３】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｃを備えた粒子測定装置１０Ｃにおいては、図７に示すように、検出制御部１１は、検出状態切替部１１ａに加えて検出条件切替部１１ｃ及び時分割検出・非検出切替設定部１１ｂを備えている。
【０１１４】
この検出条件切替部１１ｃは、粒子分離装置２０Ａが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ａの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、センサ１に粒子を検出させる検出状態とセンサ１に粒子を検出させない非検出状態との切り替えを１回以上行うようになっている。
【０１１５】
また、検出状態切替部１１ａの時分割検出・非検出切替設定部１１ｂは、第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、センサ１に粒子を検出させる検出状態とセンサ１に粒子を検出させない非検出状態との切り替えを１回以上行うようになっている。
【０１１６】
上記構成の粒子分離装置２０Ｃを備えた粒子測定装置１０Ｃ及び粒子分離方法では、実施の形態１と同様に、通常駆動時は、駆動制御部２２は、電力供給部２１からファン４に第１入力電圧ＶＨ０を供給するように制御する。これにより、ファン４は、駆動出力Ｐ１にて第１電圧駆動状態を継続する。この結果、センサ１にて、微小粒子８ｂの検出が可能となる。
【０１１７】
一方、間欠駆動モードでは、一定間隔にて、例えば、入力電圧を前記第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧と第２入力電圧ＶＬ０（＝零電圧）とを切り替えることによって、ファン４を駆動状態と非駆動状態とに切り替える。これによって、ファン４の駆動出力を駆動出力ＰＬ０〜ＰＨ０及び駆動出力ＰＨ０〜ＰＬ０の間で変化させながら粒子分離を行う。
【０１１８】
そして、この間欠駆動モードにおいて、以下のように、粒子測定を行う。
【０１１９】
上記構成の粒子分離装置２０Ｃを備えた粒子測定装置１０Ｃ及び粒子分離方法での間欠駆動モードにおける粒子測定方法について、図８の（ｂ）に基づいて説明する。図８の（ｂ）は、間欠駆動モードにおけるセンサ１での検出タイミングを示すタイミングチャートである。
【０１２０】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｃを備えた粒子測定装置１０Ｃ及び粒子分離方法では、図８の（ａ）（ｂ）に示すように、ファン４の駆動出力に応じて粒子の検出／非検出を切り替えることが可能となっている。
【０１２１】
すなわち、図７及び図８の（ａ）（ｂ）に示すように、例えば、ファン４の駆動出力Ｐ１以下においては、測定環境に存在する粗大粒子８ａが殆ど分粒されずに支流路５ｃを通ってセンサ１に到達する。このため、ファン４の駆動出力Ｐ１以下のときのみ検出を行う。これにより、周辺環境に対する全粒子モードでの粒子検出・測定を行うことが可能となる。
【０１２２】
間欠駆動モードの全時間においては、検出有無の切り替えは、検出制御部１１の検出条件切替部１１ｃにて、例えば、ファン４の駆動出力ＰＬ０〜Ｐ１、駆動出力Ｐ２〜ＰＨ０、及び駆動出力Ｐ１〜ＰＬ０にて検出する。また、ファン４の駆動出力Ｐ１〜Ｐ２で非検出とする。このように、検出／非検出の切り替え基準は、複数あってもよい。尚、図８の（ａ）（ｂ）においては、１回の駆動／非駆動状態サイクルを５つに分割しているが、より細分化して検出有無を切り替えてもよい。また、切り替えのタイミングは、ファン４の駆動出力を測定し、測定値を基準としてもよいし、駆動／非駆動状態を切り替えた時間からの経過時間を基準としてもよい。
【０１２３】
上述のように、本実施の形態では、ファン４の駆動出力の上昇及び下降のタイミングに合わせて測定のタイミングを制御している。
【０１２４】
すなわち、本実施の形態の粒子測定装置１０Ｃでは、粗大粒子８ａと微小粒子８ｂとを分離せずに検出する全粒子測定モードにおいては、測定に十分な分だけ粗大粒子８ａが流入するタイミングにて検出すればよいものとしている。したがって、例えば、図８の（ａ）（ｂ）に示す出力波形の一つの山の部分を分割せずに、全てのタイミングでの粒子検出情報を積分した値を測定することによっても目的を達成することはできる。
【０１２５】
しかし、粗大粒子８ａの流入量は、全てのタイミングで一定というわけではない。すなわち、比較的流速が低い立ち上がりと駆動出力の下降とのタイミングにおいては、粗大粒子８ａの流入量が多い。しかし、流速が大きいタイミングにおいては粗大粒子８ａの流入量が少ないので、全粒子に含まれる微小粒子８ｂの比率が高くなっている。このため、検出したい粒子の検出精度を高めるためには、検出対象の粒子の流入量又は流入比率が高くなるタイミングにて検出するように検出タイミングを制御することが好ましい。
【０１２６】
また、副次的な効果としては、上記の制御を行うことにより、間欠駆動モードにおいて、全粒子測定モードと微量粒子測定モードとを同時に行うことも可能である。すなわち、ファン４の駆動出力ＰＬ０〜Ｐ１のタイミングで全粒子測定モードの測定を行い、ファン４の駆動出力Ｐ２〜ＰＨ０のタイミンにて微粒子測定モードを行う。これにより、リアルタイムに全粒子測定モードと微小粒子測定モードとを同時に測定することが可能となる。
【０１２７】
このように、本実施の形態の粒子測定装置１０Ｃでは、粒子分離装置２０Ｃと、この粒子分離装置２０Ｃにて分離された気体に含まれる粒子を検出するセンサ１とを備えている。そして、粒子分離装置２０Ｃが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ｃの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、複数の検出条件に切り替えてセンサ１に粒子を検出させる検出条件切替部１１ｃを備えている。
【０１２８】
すなわち、間欠駆動モードでの駆動動作におけるファン４の駆動出力における大きさは、小駆動出力から高駆動出力まで存在する。このため、ファン４が小駆動出力の場合と高駆動出力の場合とによって、センサ１が検出する粒子の大きさを変えることができる。
【０１２９】
そこで、検出条件切替部１１ｃが、粒子分離装置２０Ｃが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ｃの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、複数の異なる検出条件の間で該検出条件を１回以上切り替えて、複数の異なる検出条件にてセンサ１に粒子を検出させる。
【０１３０】
これによって、ファン４の駆動出力に対応して複数の検出条件による各種の粒子径の粒子量を測定することが可能となる。
【０１３１】
また、本実施の形態における粒子測定装置１０Ｃでは、検出状態切替部１１ａは、粒子分離装置２０Ｃが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ｃの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に検出状態と非検出状態との切り替えを時分割検出・非検出切替設定部１１ｂにて行う。
【０１３２】
すなわち、間欠駆動モードでの駆動動作におけるファン４の駆動出力は、第１電圧の印加時に、小駆動出力から高駆動出力まで増加する。一方、第２電圧の印加時には、高駆動出力から低駆動出力まで低下する。その結果、その時間を時分割することによって、分割された時間領域毎に流体駆動部の駆動出力が異なる。
【０１３３】
そこで、検出状態切替部１１ａは、粒子分離装置２０Ｃが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ｃの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に検出状態と非検出状態との切り替えを行う。これによって、所望する時間領域にのみ粒子径の検出を行うことができる。
【０１３４】
したがって、所望する時間領域での流体駆動部の駆動出力に対応した粒子径の範囲の粒子量を測定することが可能となる。
【０１３５】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、図９〜図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３６】
前記実施の形態３では、間欠駆動モードでの微小粒子８ｂ及び全粒子における測定方法の一つのバリエーションについて説明した。
【０１３７】
本実施の形態では、間欠駆動モードでの微小粒子８ｂ及び全粒子における測定方法の他のバリエーションについて説明する。
【０１３８】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｄを備えた粒子測定装置１０Ｄの構成及び動作について、図９及び図１０の（ａ）に基づいて説明する。図９は、本実施の形態における粒子分離装置２０Ｄを備えた粒子測定装置１０Ｄの構成を示す断面図である。図１０の（ａ）は本実施の形態における粒子分離装置２０Ｄを備えた粒子測定装置１０Ｄを示すものであって、間欠駆動モードにおける流体駆動部としてのファン４の駆動出力を示す波形図である。
【０１３９】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｄを備えた粒子測定装置１０Ｄにおいては、図９に示すように、検出制御部１１は、検出状態切替部１１ａ、時分割検出・非検出切替設定部１１ｂ、及び検出条件切替部１１ｃに加えて時分割粒子検出設定部１１ｄを備えている。
【０１４０】
この時分割粒子検出設定部１１ｄは、粒子分離装置２０Ｄが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ｄの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に異なる検出条件にてセンサ１に粒子を検出させる。
【０１４１】
上記構成の粒子分離装置２０Ｄを備えた粒子測定装置１０Ｄ及び粒子分離方法では、実施の形態１と同様に、通常駆動時は、駆動制御部２２は、電力供給部２１からファン４に第１入力電圧ＶＨ０を供給するように制御する。これにより、ファン４は、駆動出力Ｐ１にて第１電圧駆動状態を継続する。この結果、センサ１にて、微小粒子８ｂの検出が可能となる。
【０１４２】
一方、間欠駆動モードでは、一定間隔にて、例えば、入力電圧を前記第１入力電圧ＶＨ０＝定格電圧と第２入力電圧ＶＬ０（＝零電圧）とを切り替えることによって、ファン４を駆動状態と非駆動状態とに切り替える。これによって、ファン４の駆動出力を駆動出力ＰＬ０〜ＰＨ０及び駆動出力ＰＨ０〜ＰＬ０の間で変化させながら粒子分離を行う。
【０１４３】
そしてこの間欠駆動モードにおいて、以下のように、粒子測定を行う。
【０１４４】
上記構成の粒子分離装置２０Ｄを備えた粒子測定装置１０Ｄ及び粒子分離方法での間欠駆動モードにおける粒子測定方法について、図１０の（ｂ）に基づいて説明する。図１０の（ｂ）は、間欠駆動モードにおいて、分割された時間領域毎に粒子に検出させる時分割粒子検出設定部１１ｄの設定状態を示すタイミングチャートである。
【０１４５】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｄを備えた粒子測定装置１０Ｄ及び粒子分離方法では、図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、分割された時間領域毎に、ファン４の駆動部出力に応じて測定条件を変化させながら測定を行うようになっている。
【０１４６】
すなわち、測定する粒子分布に応じて測定条件を変更する必要がある場合には、図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、ファン４の駆動出力ＰＬ０〜Ｐ１のときの粒子範囲に対して測定条件Ｃ１に切り替える。また、ファン４の駆動出力Ｐ１〜Ｐ２のときの粒子範囲に対して測定条件Ｃ２に切り替える。さらに、ファン４の駆動出力Ｐ２〜ＰＨ０のときの粒子範囲に対して測定条件Ｃ３に切り替える。これによって、複数の粒子分布に対して最適な条件にて測定を行うことが可能となる。
【０１４７】
この場合、図１１に示すように、粒子測定装置１０Ｄにおいて、表示装置３０を備えるようにしておけば、各測定条件Ｃ１〜Ｃ３での測定結果を、測定と略同時に表示することが可能となる。
【０１４８】
また、各測定条件Ｃ１〜Ｃ３での測定結果から、例えば測定条件Ｃ１での粒子範囲と測定条件Ｃ２での粒子範囲との差分をとる等の処理を行うことが可能である。これによって、粒子分離装置２０Ｄでは分離できない範囲の粒子に対する測定結果を得ることが可能となる。
【０１４９】
尚、図１０の（ａ）（ｂ）においては、間欠駆動モードにおける１回の駆動状態と非駆動状態とのサイクルを、３つの測定条件Ｃ１〜Ｃ３に分割している。しかし、必ずしもこれに限らず、より細分化して測定条件を変更してもよい。また、測定条件の切り替えについては、ファン４の駆動出力の値を基準としてもよいし、ファン４の駆動状態と非駆動状態との切り替え時間からの経過時間を基準として切り替えてもよい。さらに、測定条件については、駆動出力範囲毎に特定の値を持っていてもよい。或いは、検出時のファン４の駆動出力に応じて算出してもよく、リアルタイムで処理してもよいし、測定後から処理してもよい。
【０１５０】
このように、本実施の形態の粒子測定装置１０Ｄでは、検出条件切替部１１ｃは、粒子分離装置２０Ｄが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ｄの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に異なる検出条件にてセンサ１に粒子を検出させる。
【０１５１】
すなわち、間欠駆動モードでの駆動動作におけるファン４の駆動出力は、第１電圧の印加時に、小駆動出力から高駆動出力まで増加する。一方、第２電圧の印加時には、高駆動出力から低駆動出力まで低下する。その結果、その時間を時分割することによって、分割された時間領域毎にファン４の駆動出力が異なる。
【０１５２】
したがって、検出条件切替部１１ｃの時分割粒子検出設定部１１ｄが、該分割された時間領域毎に異なる検出条件にてセンサ１に粒子を検出させることによって、各時間領域でのファン４の駆動出力に対応した互いに異なる粒子径の範囲の粒子量を測定することが可能となる。
【０１５３】
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態４と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態４の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５４】
前記実施の形態１及び実施の形態２の粒子分離装置２０Ａ・２０Ｂ、粒子測定装置１０Ａ・１０Ｂ及び粒子分離方法では、第１電圧による第１電圧駆動状態と、該第１電圧よりも低い第２電圧による第２電圧駆動状態とを繰り返す間欠駆動モードについて説明した。
【０１５５】
本実施の形態では、間欠駆動モードと継続駆動モードとの組み合わせについて説明する。
【０１５６】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｅを備えた粒子測定装置１０Ｅの動作について、図１２に基づいて説明する。図１２は、本実施の形態における粒子分離装置２０Ｅを備えた粒子測定装置１０Ｅ、粒子分離方法を示すものであって、間欠駆動モードと継続駆動モードとを切り替え駆動する場合の流体駆動部としてのファンの駆動出力を示す波形図である。
【０１５７】
本実施の形態の粒子分離装置２０Ｅを備えた粒子測定装置１０Ｅでは、図１２に示すように、一定の間隔で間欠駆動モードと通常駆動である継続駆動モードとを切り替える。
【０１５８】
ここで、継続駆動モードとは、第１電圧駆動状態の後に第２電圧駆動状態に移行することなく第１電圧駆動状態を継続することをいうものであり、微小粒子８ｂを測定するための通常駆動モードをいう。
【０１５９】
本実施の形態では、切り替えの間隔は、測定条件によって変更することが可能である。例えば、微小粒子濃度の変動は大きいが粗大粒子濃度の変動は少ない環境の場合には、通常駆動つまり継続駆動モードの時間を間欠駆動モードの時間より長くする。これにより、変動の大きい微小粒子濃度に重点を置いた測定が可能となる。
【０１６０】
このように、本実施の形態の粒子分離装置２０Ｅを備えた粒子測定装置１０Ｅ、及び粒子分離方法では、駆動制御部２２は、間欠駆動モードと、第１電圧駆動状態の後に第２電圧駆動状態に移行することなく第１電圧駆動状態を継続する継続駆動モードとを切り替えるように制御する。
【０１６１】
これにより、間欠駆動モードでは、全粒子測定モードでの粒子測定を行うための粒子分離が可能となる。一方、継続駆動モードでは、微粒子測定モードでの粒子測定を行うための粒子分離が可能となる。
【０１６２】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【０１６３】
例えば、本実施の形態において、駆動制御部２２が、間欠駆動モードと継続駆動モードとを切り替え場合に、以下の方法に基づいて切り替えることが可能である。
【０１６４】
例えば、実施の形態３の粒子分離装置２０Ｃ及び粒子測定装置１０Ｃ、並びに前記実施の形態４の粒子分離装置２０Ｄ及び粒子測定装置１０Ｄにおいて、測定結果を基準として間欠駆動モードと継続駆動モードとを切り替えることが可能である。
【０１６５】
例えば、継続駆動モードにおける大気中の微小粒子濃度の測定において、微小粒子８ｂの濃度が一定以上になったときに、間欠駆動モードに一定時間切り替える。
【０１６６】
これにより、微小粒子濃度のみが変動したか、又は大気中の粒子濃度全体が変化したかを分析することが可能となる。ここで、切り替えの基準は、例えば粒子濃度が一定以上若しくは一定以下になったとき、特定の成分を検出したとき、又は測定値の変化速度が一定値以上若しくは一定値以下になったときとすることが可能である。
【０１６７】
〔実施の形態６〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態５と同じである。
【０１６８】
例えば、実施の形態３の粒子分離装置２０Ｃ及び粒子測定装置１０Ｃ、並びに前記実施の形態４の粒子分離装置２０Ｄ及び粒子測定装置１０Ｄにおいて、分割した各測定時間における測定結果から粗大粒子８ａの量と微小粒子８ｂの量を個別に求めることが可能である。
【０１６９】
すなわち、全粒子測定モードにて検出した全粒子の検出量から微小粒子測定モードの検出量を差分することにより、原理的には粗大粒子８ａの量を求めることができる。また、測定結果を、前記図１１に示すように、表示装置３０に表示させることも可能である。
【０１７０】
尚、粗大粒子８ａの量と微小粒子８ｂの量を個別に求める場合においても、実施の形態５にて説明した継続駆動モードと間欠駆動モードとの切り変えを行ってもよい。この場合、微小粒子測定モードのときは連続駆動モードにて測定し、全粒子測定モードのときは間欠駆動モードとする。また、連続駆動モードと間欠駆動モードとの切り替えは、例えば、手動のスイッチによる切り替え、又はタイマーによる切り替えなどの方法がある。
【０１７１】
〔まとめ〕
本発明の態様１における粒子分離装置２０Ａは、外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部（ファン４）と、該流体駆動部（ファン４）が駆動出力を発生するための電力を供給する電力供給部２１とを有し、導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離装置において、上記電力供給部２１から上記流体駆動部（ファン４）へ第１電圧（第１入力電圧ＶＨ０）が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部２１から上記流体駆動部（ファン４）へ上記第１電圧（第１入力電圧ＶＨ０）よりも低い第２電圧（第２入力電圧ＶＬ０）が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部（ファン４）を駆動させる駆動制御部２２が設けられていることを特徴としている。
【０１７２】
本発明の態様８における粒子分離方法は、外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部（ファン４）に、電力供給部２１から該流体駆動部（ファン４）が駆動出力を発生するための電力を供給し、該導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離方法において、上記電力供給部２１から上記流体駆動部（ファン４）へ第１電圧（第１入力電圧ＶＨ０）が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部２１から上記流体駆動部（ファン４）へ上記第１電圧（第１入力電圧ＶＨ０）よりも低い第２電圧（第２入力電圧ＶＬ０）が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部（ファン４）を駆動させることを特徴としている。
【０１７３】
従来、一つの検出器で微小粒子測定モードと粗大粒子測定モードとを、簡単な方法で両方可能とする粒子分離装置及び粒子分離方法を採用する粒子測定装置は無かった。
【０１７４】
ここで、通常の全粒子測定モードの機能を具備するために、例えばファン等の流体駆動部を継続的に低速回転させる方法がある。これにより、粗大粒子の慣性力を変化させて、一つの検出器を用いて全粒子測定モードの機能を実現することができる。しかし、この方法は、下記の問題がある。
【０１７５】
すなわち、ファン等の流体駆動部の速度を低下させる方法としては、一般的には、電圧制御法とＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御法との２種類がある。
【０１７６】
電圧制御方法とは、ファン等の流体駆動部に供給する電圧を低下させることによりファン等の流体駆動部の回転速度を低下させる方法である。しかしながら、一般的に、ファン等の流体駆動部が稼働し得る出力電圧の範囲は限定されている。このため、低格電圧に比して大きく電圧が低下すると、ファン等の流体駆動部が駆動しない。すなわち、電圧制御法では、ファン等の流体駆動部の回転速度が制御できる範囲が極めて限定されている。また、可変抵抗等を用いて電圧を制御する場合等は、電圧を低下させることにより電力の損失が生じてしまう。
【０１７７】
これに対して、ＰＷＭ制御法は、ファン等の流体駆動部に供給するパルス波のデューティー比を制御することにより、ファン等の流体駆動部の回転速度を制御する方法である。この方法は、電圧制御法に比べて広い範囲でファン等の流体駆動部の回転速度を制御でき、かつ電圧損失も軽減できる。しかし、ＰＷＭ制御は、ファン等の流体駆動部の回転周期と同程度の短い周期でパルス波を制御する。このため、複雑な回路を搭載する必要があるので、コストが高くなる。
【０１７８】
そこで、本発明の粒子分離装置では、電力供給部から流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、電力供給部から流体駆動部へ第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させる駆動制御部が設けられている。
【０１７９】
また、本発明の粒子分離方法では、電力供給部から流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させる。
【０１８０】
この結果、電力供給部から流体駆動部への電力供給として、高電圧の第１電圧と低電圧の第２電圧とを定期的に連続して繰り返す。これにより、第１電圧の印加直後又は第１電圧を第２電圧に切り替えた直後では、流体駆動部は、定格による通常駆動よりも低い出力で駆動する時間が生じる。そして、その時間は、分粒される粗大粒子を粒子検出部に到達させることが可能となる。
【０１８１】
これにより、本発明では、出力変化用の駆動回路部又はＰＷＭ駆動用回路等が必要ないため、低価格の駆動制御部でも粗大粒子の測定が可能となる。
【０１８２】
したがって、粒子の分級範囲を簡単に変化し得る粒子分離装置及び粒子分離方法を提供することができる。
【０１８３】
本発明の態様２における粒子分離装置２０Ａは、態様１の粒子分離装置において、前記第２電圧（第２入力電圧ＶＬ１）は、前記電力供給部２１から前記流体駆動部（ファン４）への電力を非供給とする零電圧であるとすることができる。
【０１８４】
これにより、駆動制御部は電力供給部から印加される第１電圧をオン・オフするだけでよいので、駆動制御部での制御が簡単となる。
【０１８５】
本発明の態様３における粒子分離装置２０Ｅは、態様１又は２の粒子分離装置２０Ａにおいて、前記駆動制御部２２は、前記間欠駆動モードと、前記第１電圧駆動状態の後に第２電圧駆動状態に移行することなく第１電圧駆動状態を継続する継続駆動モードとを切り替えるように制御するとすることができる。
【０１８６】
これにより、間欠駆動モードでは、全粒子測定モードでの粒子測定を行うための粒子分離が可能となる。一方、継続駆動モードでは、微粒子測定モードでの粒子測定を行うための粒子分離が可能となる。
【０１８７】
本発明の態様４における粒子測定装置１０Ｃは、態様１、２又は３の粒子分離装置２０Ａ・２０Ｅと、上記粒子分離装置２０Ａ・２０Ｅにて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部（センサ１）とを備えた粒子測定装置であって、上記粒子分離装置２０Ａ・２０Ｅが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ａ・２０Ｅの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、上記粒子検出部（センサ１）に粒子を検出させる検出状態と上記粒子検出部（センサ１）に粒子を検出させない非検出状態との切り替えを１回以上行う検出状態切替部１１ａを備えているとすることができる。
【０１８８】
すなわち、間欠駆動モードでの駆動動作における前記流体駆動部の駆動出力は、第１電圧の印加時に、小駆動出力から高駆動出力まで増加する。一方、第２電圧の印加時には、高駆動出力から低駆動出力まで低下する。このように、間欠駆動モードでは、流体駆動部の駆動出力が異なる。
【０１８９】
そこで、検出状態切替部は、第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、上記粒子検出部に粒子を検出させる検出状態と上記粒子検出部に粒子を検出させない非検出状態との切り替えを１回以上行う。
【０１９０】
これによって、粒子検出部（センサ１）に粒子を検出させる検出状態において、流体駆動部の駆動出力に対応した粒子径の範囲の粒子量を測定することが可能となる。
【０１９１】
本発明の態様５における粒子測定装置１０Ｃは、態様１、２又は３の粒子分離装置２０Ａ・２０Ｃ・２０Ｅと、上記粒子分離装置２０Ａ・２０Ｃ・２０Ｅにて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部（センサ１）とを備えた粒子測定装置であって、上記粒子分離装置２０Ａ・２０Ｅが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ａ・２０Ｃ・２０Ｅの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、複数の異なる検出条件の間で該検出条件を１回以上切り替えて、複数の異なる検出条件にて上記粒子検出部（センサ１）に粒子を検出させる検出条件切替部１１ｃを備えているとすることができる。尚、検出条件とは、例えば、光散乱を利用した大気中粒子の質量濃度を測定する装置の場合、粒子検出部の出力値を質量濃度に変換するための換算式が挙げられる。同一質量濃度でも、粒子分布が異なると光散乱強度が変化する。このため、間欠駆動モードの状態に応じて換算式を切り替えることによって、精度の高い測定が可能となる。例えば、粒子の検出情報を電気信号として検出し、検出した電気信号強度と係数との積を換算式として粒子の濃度を算出する粒子検出装置において、流体駆動部（ファン４）の駆動出力の大きさの異なる粒子範囲に対応して異なる係数値を用いるようにしてもよい。
【０１９２】
すなわち、間欠駆動モードでの駆動動作における流体駆動部の駆動出力における大きさは、小駆動出力から高駆動出力まで存在する。このため、流体駆動部が小駆動出力の場合と高駆動出力の場合とによって、粒子検出部が検出する粒子の大きさを変えることができる。
【０１９３】
そこで、検出条件切替部が、上記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、複数の異なる検出条件の間で該検出条件を１回以上切り替えて、複数の異なる検出条件にて上記粒子検出部に粒子を検出させる。
【０１９４】
これによって、流体駆動部の駆動出力に対応して複数の検出条件による各種の粒子径の粒子量を測定することが可能となる。
【０１９５】
本発明の態様６における粒子測定装置１０Ｃは、態様４の粒子測定装置において、前記検出状態切替部１１ａは、前記粒子分離装置２０Ｃが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ｃの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に検出状態と非検出状態との切り替えを行うとすることができる。
【０１９６】
すなわち、間欠駆動モードでの駆動動作における前記流体駆動部の駆動出力は、第１電圧の印加時に、小駆動出力から高駆動出力まで増加する。一方、第２電圧の印加時には、高駆動出力から低駆動出力まで低下する。その結果、その時間を時分割することによって、分割された時間領域毎に流体駆動部の駆動出力が異なる。
【０１９７】
そこで、検出状態切替部は、前記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に検出状態と非検出状態との切り替えを行う。これによって、所望する時間領域にのみ粒子径の検出を行うことができる。
【０１９８】
したがって、所望する時間領域での流体駆動部の駆動出力に対応した粒子径の範囲の粒子量を測定することが可能となる。
【０１９９】
本発明の態様７における粒子測定装置１０Ｄは、態様５の粒子測定装置において、前記検出条件切替部１１ｃは、前記粒子分離装置２０Ｄが間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置２０Ｄの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に異なる検出条件にて前記粒子検出部（センサ１）に粒子を検出させるとすることができる。
【０２００】
すなわち、間欠駆動モードでの駆動動作における前記流体駆動部の駆動出力は、第１電圧の印加時に、小駆動出力から高駆動出力まで増加する。一方、第２電圧の印加時には、高駆動出力から低駆動出力まで低下する。その結果、その時間を時分割することによって、分割された時間領域毎に流体駆動部の駆動出力が異なる。
【０２０１】
したがって、検出条件切替部が、該分割された時間領域毎に異なる検出条件にて粒子検出部に粒子を検出させることによって、各時間領域での流体駆動部の駆動出力に対応した互いに異なる粒子径の範囲の粒子量を測定することが可能となる。
【０２０２】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
本発明は、大気中に浮遊する微粒子を分離し分離した微粒子の量を測定する、微粒子測定装置や微粒子センサに利用することができる。したがって、例えば、ＰＭ２．５（Particulate Matter：微小粒子状物質）等の微小粒子やほこり等の粗大粒子の測定に適用することができる。
【符号の説明】
【０２０４】
１            センサ
２            吸気部
３            分粒部
４            ファン（流体駆動部）
５ａ          導入流路
５ｂ          主流路
５ｃ          支流路
５ｄ          主流排出路
５ｅ          支流排出路
６            仕切板
７ａ          気流
７ｂ          主流
７ｃ          支流
８ａ          粗大粒子
８ｂ          微小粒子
１０Ａ〜１０Ｅ  粒子測定装置
１０Ａ’        粒子測定装置
１１            検出制御部
１１ａ          検出状態切替部
１１ｂ          時分割検出・非検出切替設定部
１１ｃ          検出条件切替部
１１ｄ          時分割粒子検出設定部
２０Ａ〜２０Ｅ  粒子分離装置
２０Ａ’        粒子分離装置
２１            電力供給部
２２            駆動制御部
３０            表示装置
Ａ            分岐部
Ｃ１〜Ｃ３      測定条件
ＰＨ０          駆動出力
ＰＨ１          駆動出力
ＰＬ０          駆動出力
ＰＬ１          駆動出力
Ｐ１，Ｐ２      駆動出力
ＶＨ０          第１入力電圧（第１電圧）
ＶＨ１          第１入力電圧（第１電圧）
ＶＬ０          第２入力電圧（第２電圧）
ＶＬ１          第２入力電圧（第２電圧）
【図２】
2015114176.tif 000003
【図３】
2015114176.tif 000004
【図４】
2015114176.tif 000005
【図５】
2015114176.tif 000006
【図６】
2015114176.tif 000007
【図８】
2015114176.tif 000008
【図１０】
2015114176.tif 000009
【図１１】
2015114176.tif 000010
【図１２】
2015114176.tif 000011
【図１３】
2015114176.tif 000012
【図１】
2015114176.tif 000013
【図７】
2015114176.tif 000014
【図９】
2015114176.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月22日(2014.12.22)
【手続補正２】
【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】
外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部と、該流体駆動部が駆動出力を発生するための電力を供給する電力供給部とを有し、導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離装置であって、上記電力供給部から上記流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させる駆動制御部が設けられている粒子分離装置と、
上記粒子分離装置にて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部とを備えた粒子測定装置であって、
上記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、上記粒子検出部に粒子を検出させる検出状態と上記粒子検出部に粒子を検出させない非検出状態との切り替えを１回以上行う検出状態切替部を備えていることを特徴とする粒子測定装置。
【請求項２】
前記第２電圧は、前記電力供給部から前記流体駆動部への電力を非供給とする零電圧であることを特徴とする請求項１記載の粒子測定装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記間欠駆動モードと、前記第１電圧駆動状態の後に第２電圧駆動状態に移行することなく第１電圧駆動状態を継続する継続駆動モードとを切り替えるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の粒子測定装置。
【請求項４】
外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部と、該流体駆動部が駆動出力を発生するための電力を供給する電力供給部とを有し、導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離装置であって、上記電力供給部から上記流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させる駆動制御部が設けられている粒子分離装置と、
上記粒子分離装置にて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子検出部とを備えた粒子測定装置であって、
上記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、複数の異なる検出条件の間で該検出条件を１回以上切り替えて、複数の異なる検出条件にて上記粒子検出部に粒子を検出させる検出条件切替部を備えていることを特徴とする粒子測定装置。
【請求項５】
前記第２電圧は、前記電力供給部から前記流体駆動部への電力を非供給とする零電圧であることを特徴とする請求項４記載の粒子測定装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、前記間欠駆動モードと、前記第１電圧駆動状態の後に第２電圧駆動状態に移行することなく第１電圧駆動状態を継続する継続駆動モードとを切り替えるように制御することを特徴とする請求項４又は５記載の粒子測定装置。
【請求項７】
前記検出状態切替部は、
前記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に検出状態と非検出状態との切り替えを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子測定装置。
【請求項８】
前記検出条件切替部は、
前記粒子分離装置が間欠駆動モードにて駆動するときの該粒子分離装置の第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返し時間を複数の時間領域に分割すると共に、該分割された時間領域毎に異なる検出条件にて前記粒子検出部に粒子を検出させることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の粒子測定装置。
【請求項９】
外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部に、電力供給部から該流体駆動部が駆動出力を発生するための電力を供給し、該導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離方法であって、上記電力供給部から上記流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させる粒子分離方法を用いて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子測定方法であって、
上記流体駆動部を間欠駆動モードにて駆動させるときの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、粒子を検出する検出状態と粒子を検出しない非検出状態との切り替えを１回以上行う検出状態切替工程を含むことを特徴とする粒子測定方法。
【請求項１０】
外部から気体を導入する気流を発生させる流体駆動部に、電力供給部から該流体駆動部が駆動出力を発生するための電力を供給し、該導入される気体に含まれる粒子をその慣性力によって分離する粒子分離方法であって、上記電力供給部から上記流体駆動部へ第１電圧が印加されている第１電圧駆動状態と、上記電力供給部から上記流体駆動部へ上記第１電圧よりも低い第２電圧が印加されている第２電圧駆動状態とを連続的に繰り返す間欠駆動モードにて該流体駆動部を駆動させる粒子分離方法を用いて分離された気体に含まれる粒子を検出する粒子測定方法であって、
上記流体駆動部を間欠駆動モードにて駆動させるときの第１電圧駆動状態と第２電圧駆動状態との連続的な繰り返しにおける各繰り返しの時間の中で、複数の異なる検出条件の間で該検出条件を１回以上切り替えて、複数の異なる検出条件にて粒子を検出する検出条件切替工程を含むことを特徴とする粒子測定方法。