(57)【要約】【課題】粒子を大きさ別に分離し、一つずつ実時間で測定するエアロゾルの測定システム及びその方法を提供する。【解決手段】陽電気粒子、陰電気粒子、及び気体を含むエアロゾルの一部をサンプルエアロゾルとしてサンプリングし、残りのエアロゾルをサンプルエアロゾルの流れから分岐する。分析装置は、サンプルエアロゾルの流れ方向に沿って陽電極と陰電極をそれぞれ形成し、陽電気及び陰電気粒子を分離する。フィルターは、残りのエアロゾル中の陽電気及び陰電気粒子をフィルタリングする。飽和装置は、フィルターと分析装置との間に装着され、気体を作動液体で飽和させて飽和気体を生成する。凝縮装置は、分析装置に連結され、陽電気及び陰電気粒子のそれぞれを核とする液滴が生成するように、飽和気体を凝縮する。凝縮装置に連結される光粒子計数装置は液滴を検出して陽電気及び陰電気粒子の数と大きさを算出する。【選択図】図１
2008020456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽電気を帯びる陽電気粒子、陰電気を帯びる陰電気粒子、及び気体を含むエアロゾルの流れを誘導するようになっており、前記エアロゾルの一部をサンプルエアロゾルとしてサンプリングし、残りのエアロゾルを前記サンプルエアロゾルの流れから分岐するサンプリング手段と；
前記サンプリング手段に、前記サンプルエアロゾルの流れを誘導するように連結され、前記サンプルエアロゾルの流れ方向に沿って陽電極と陰電極をそれぞれ形成し、前記サンプルエアロゾル中の陽電気粒子と陰電気粒子を分離する分析手段と；
前記サンプリング手段から分岐される前記残りのエアロゾル中の前記陽電気粒子と陰電気粒子をフィルタリングするように装着されているフィルターと；
前記フィルターと前記分析手段との間に、前記フィルターのフィルタリングを経た前記気体の流れを前記分析手段に誘導するように装着され、前記気体を作動液体で飽和させて飽和気体を生成する飽和手段と；
前記分析手段に連結され、前記陽電気粒子と陰電気粒子のそれぞれを核とする液滴が生成するように、前記飽和気体を凝縮する凝縮手段と；
前記凝縮手段に連結され、前記凝縮手段から供給される前記液滴を検出し、前記陽電気粒子と陰電気粒子の数と大きさを算出する光粒子計数手段と；を含んでなることを特徴とする、粒子測定システム。
【請求項２】
前記サンプリング手段は、
前記エアロゾルの流れを誘導する第１ダクトと；
前記第１ダクトの下流部に、前記サンプルエアロゾルの流れを誘導するように装着され、前記分析手段に下流部が連結されているサンプリングチューブと；
前記第１ダクトの外面に、前記残りのエアロゾルの流れを誘導するように連結され、前記フィルターに下流部が連結される分岐管と；を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の粒子測定システム。
【請求項３】
前記分析手段は、
前記サンプリング手段と前記飽和手段が上流部にそれぞれ連結されており、前記サンプルエアロゾルと前記飽和気体の流れを誘導する第２ダクトと；
前記第２ダクトの一側に装着されている第１電極と；
前記第２ダクトの他側に、前記第１電極と向かい合うように装着される第２電極と；
前記第１電極と前記第２電極のいずれか一方に陽電圧を印加する電源供給装置と；を含んでなり、
前記第１電極と前記第２電極の他方は接地されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の粒子測定システム。
【請求項４】
前記サンプリング手段と前記分析手段間の差圧を測定するために、前記サンプリング手段と前記分析手段に差圧計の第１パイプラインと第２パイプラインがそれぞれ連結されていることを特徴とする、請求項３に記載の粒子測定システム。
【請求項５】
前記飽和手段は、
前記フィルターの下流部と前記分析手段の上流部にそれぞれ連結されるチェンバーを持ち、前記チェンバーに、前記気体の流れができるように、前記作動液体が貯蔵されるタンクと；
前記タンクの一側に装着され、前記タンクに、前記作動液体の蒸発のために、熱を加えるヒーターと；を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の粒子測定システム。
【請求項６】
前記タンクのチェンバーに、前記作動液体の吸収ができるように、下部が浸漬され、上部には、前記気体と接触するように、多孔性物質が装着されていることを特徴とする、請求項５に記載の粒子測定システム。
【請求項７】
前記タンクのチェンバーに前記作動液体を供給するために、リザーバがパイプラインを介して連結され、前記タンクのチェンバーに、前記作動液体の水位を感知する水位センサーが装着され、前記パイプラインに、前記水位センサーの信号に応じて前記作動液体の流れを制御する電子バルブが装着されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の粒子測定システム。
【請求項８】
前記凝縮手段は、
前記分析手段の下流部に、前記飽和気体の流れを誘導するように連結される第３ダクトと；
前記第３ダクトの外面に、前記飽和気体の凝縮のために、前記ダクトの温度を降下させるように、装着されている冷却手段と；を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の粒子測定システム。
【請求項９】
前記冷却手段は熱電冷却素子からなり、前記第３ダクトの下方に、第３ダクトから排出される凝縮液を集水するために、ドレインパンが装着され、前記ドレインパンにドレインパイプが連結されていることを特徴とする、請求項８に記載の粒子測定システム。
【請求項１０】
前記光粒子計数手段は、
前記凝縮手段の下流部に、前記液滴の流れを誘導するように連結されている感知体積を有するハウジングと；
前記ハウジングの一側に、前記感知体積に沿って流れる前記液滴に光を投射するように装着される光源と；
前記ハウジングの他側に、前記光源から投射される光を検出し、その信号を出力するように装着される光検出器と；
前記光検出器からの信号を処理し、前記粒子の数と大きさを算出するコンピューターと；を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の粒子測定システム。
【請求項１１】
前記光検出器は、前記液滴のイメージデータを獲得するイメージセンサーからなることを特徴とする、請求項１０に記載の粒子測定システム。
【請求項１２】
前記光粒子計数手段のハウジングに、前記エアロゾルが前記サンプリング手段に流入するように、吸入力を発生するエアロゾル流入手段が連結されることを特徴とする、請求項１０に記載の粒子測定システム。
【請求項１３】
陽電気を帯びる陽電気粒子と陰電気を帯びる陰電気粒子が気体に含まれているエアロゾルを供給する段階と；
前記エアロゾルの一部をサンプルエアロゾルとしてサンプリングし、残りのエアロゾルを前記サンプルエアロゾルの流れから分岐する段階と；
前記残りのエアロゾルの前記陽電気粒子と陰電気粒子を前記気体からフィルタリングする段階と；
フィルタリングを経た前記気体を作動液体で飽和させて飽和気体を生成する段階と；
前記飽和気体を前記サンプルエアロゾルの流れに合流させる段階と；
前記飽和気体が合流される前記サンプルエアロゾルの流れ方向に沿って陽電極と陰電極を形成し、前記サンプルエアロゾルの陽電気粒子と陰電気粒子を分離する段階と；
前記陽電極と陰電極を通過する前記陽電気粒子と陰電気粒子のそれぞれを核とする液滴が生成するように、前記飽和気体を凝縮する段階と；
前記液滴を光粒子計数手段で検出し、前記陽電気粒子と陰電気粒子の数と大きさを算出する段階と；を含んでなることを特徴とする、粒子測定方法。
【請求項１４】
前記飽和気体を生成する段階は、前記作動液体をタンクのチェンバーに貯蔵し、前記タンクのチェンバーに沿って前記気体が流れるようにするとともに前記タンクに熱を加えて前記作動液体を蒸発させることを特徴とする、請求項１３に記載の粒子測定方法。
【請求項１５】
前記飽和気体を生成する段階は、前記タンクのチェンバーに沿って流れる前記気体が、前記作動液体が吸収されている多孔性物質に接触するようにすることを特徴とする、請求項１４に記載の粒子測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアロゾルの測定システム及びその方法に係り、より詳しくは、粒子を大きさ別に分離し、一つずつ実時間で測定することができるエアロゾル測定システム及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾル（Ａｅｒｏｓｏｌ）は空気中に浮遊している粒子（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）であって、液体粒子又は固体粒子に定義することができ、粒子の物理的状態によって、煤煙（Ｓｍｏｋｅ）、ほこり（Ｄｕｓｔ）、ミスト（Ｍｉｓｔ）、ヒューム（Ｆμｍｅ）などに細分することができる。エアロゾルは人体に有害であり、各種産業現場で汚染を発生させる原因となっている。したがって、エアロゾルの正確な評価のために、粒子の捕集と分析は非常に重要な分野として研究されている。
【０００３】
一方、エアロゾルの粒子は、光粒子計数器（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｃｏｕｎｔｅｒ；ＯＰＣ）を利用して実時間で測定している。しかし、ＯＰＣは、レーザービームの散乱のため、６０ｎｍ未満の粒子を正確に測定することができない。よって、ＯＰＣは、６０ｎｍ未満の粒子に対する実時間測定が要求されている半導体製造、医化学、生物、遺伝などの分野に使用するのに適しなかった。
【０００４】
このようなエアロゾルの実時間測定には、捜査移動粒子測定器（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅｒ；ＳＭＰＳ）が使用されている。エアロゾルの粒子は、ＳＭＰＳの中和器（Ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｒ）によって両極充電（Ｂｉｐｏｌａｒ  ｃｈａｒｇｉｎｇ）された後、微分型移動分析器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ａｎａｌｙｚｅｒ；ＤＭＡ）に供給される。ＤＭＡの電圧は粒子が通過する間に変化し、ＤＭＡを通過する粒子は、時間によって変化する電場の影響を受けることになる。したがって、ＤＭＡによって、同じ電気的移動性（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を有する粒子が抽出される。
【０００５】
ＳＭＰＳの凝縮核計数器（Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｎｕｃｌｅｕｓ  Ｃｏｕｎｔｅｒ；ＣＮＣ）は、ＤＭＡの電圧を時間に対して指数的に変化させながら粒子の数を測定する。そして、粒子の数を時間区間で分け、各時間区間の平均電気的移動性に対する粒子濃度を求め、粒子濃度のデータによって粒子の分布を求める。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述したような従来技術のＳＭＰＳは、粒子の電気的移動性を利用して大きさ分布を測定するので、１回の測定に約２分がかかるという欠点がある。また、粒子の数が大気状態の個数濃度（Ｎｕｍｂｅｒ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）程度に大きい場合にだけ使用することができる問題がある。
【０００７】
本発明は、前述したような従来技術の色々の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、粒子の電気的移動性を利用して粒子を大きさ別に分離し、一つずつ実時間で測定することができるエアロゾルの測定システム及びその方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、大きさ別に分離される粒子を核とする液滴を形成し、数と大きさを正確に測定することができるエアロゾルの測定システム及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明の特徴は、陽電気を帯びる陽電気粒子、陰電気を帯びる陰電気粒子、及び気体を含むエアロゾルの流れを誘導するようになっており、前記エアロゾルの一部をサンプルエアロゾルとしてサンプリングし、残りのエアロゾルを前記サンプルエアロゾルの流れから分岐するサンプリング手段と；前記サンプリング手段に、前記サンプルエアロゾルの流れを誘導するように連結され、前記サンプルエアロゾルの流れ方向に沿って陽電極と陰電極をそれぞれ形成し、前記サンプルエアロゾル中の陽電気粒子と陰電気粒子を分離する分析手段と；前記サンプリング手段から分岐される前記残りのエアロゾル中の前記陽電気粒子と陰電気粒子をフィルタリングするように装着されているフィルターと；前記フィルターと前記分析手段との間に、前記フィルターのフィルタリングを経た前記気体の流れを前記分析手段に誘導するように装着され、前記気体を作動液体で飽和させて飽和気体を生成する飽和手段と；前記分析手段に連結され、前記陽電気粒子と陰電気粒子のそれぞれを核とする液滴が生成するように、前記飽和気体を凝縮する凝縮手段と；前記凝縮手段に連結され、前記凝縮手段から供給される前記液滴を検出し、前記陽電気粒子と陰電気粒子の数と大きさを算出する光粒子計数手段と；を含んでなる粒子測定システムにある。
【００１０】
本発明の他の特徴は、陽電気を帯びる陽電気粒子と陰電気を帯びる陰電気粒子が気体に含まれているエアロゾルを供給する段階と；前記エアロゾルの一部をサンプルエアロゾルとしてサンプリングし、残りのエアロゾルを前記サンプルエアロゾルの流れから分岐する段階と；前記残りのエアロゾルの前記陽電気粒子と陰電気粒子を前記気体からフィルタリングする段階と；フィルタリングを経た前記気体を作動液体で飽和させて飽和気体を生成する段階と；前記飽和気体を前記サンプルエアロゾルの流れに合流させる段階と；前記飽和気体が合流される前記サンプルエアロゾルの流れ方向に沿って陽電極と陰電極を形成し、前記サンプルエアロゾルの陽電気粒子と陰電気粒子を分離する段階と；前記陽電極と陰電極を通過する前記陽電気粒子と陰電気粒子のそれぞれを核とする液滴が生成するように、前記飽和気体を凝縮する段階と；前記液滴を光粒子計数手段で検出し、前記陽電気粒子と陰電気粒子の数と大きさを算出する段階と；を含んでなる粒子測定方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によるエアロゾルの測定システム及びその方法によれば、陽電気及び陰電気粒子の電気的移動性を利用して粒子大きさ別に分離した後、陽電気及び陰電気粒子のそれぞれを核とする液滴を形成し、この液滴を検出し、粒子の数と大きさを一つずつ実時間で正確に測定することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるエアロゾルの測定システム及びその方法の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１を参照すれば、本実施形態によるエアロゾルの測定システムは、エアロゾルソース（Ａｅｒｏｓｏｌ  ｓｏｕｒｃｅ）２から供給されるエアロゾル４のサンプリングのためのサンプリング装置１０を備える。エアロゾルソース２から供給されるエアロゾル４の気体には多量の粒子Ｐが含まれている。粒子Ｐは陽電気（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）を帯びる陽電気粒子Ｐ１、陰電気（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）を帯びる陰電気粒子Ｐ２に分けられる。陽電気及び陰電気を帯びる荷電粒子（Ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）は中和器の両極充電によって生成できる。
【００１４】
サンプリング装置１０の第１ダクト１２は、エアロゾルソース２から供給されるエアロゾル４の流れを誘導するように装着されている。第１ダクト１２の下流には直径の小さなサンプリングチューブ（Ｓａｍｐｌｅ  ｔｕｂｅ）１４が装着されている。サンプリングチューブ１４の入口１４ａは第１ダクト１２内に進入しており、出口１４ｂは第１ダクト１２外に露出されている。サンプリングチューブ１４は、直径が小さくて長さが比較的長い毛細管で構成されるか、あるいは第１ダクト１２の下流部に形成される小孔（Ｐｉｎ  ｈｏｌｅ）又はスリットに形成できる。第１ダクト１２の外面には、第１ダクト１２からエアロゾル４を分岐して排出するために、分岐管（Ｂｙｐａｔｈ  ｐｉｐｅ）１６が連結されている。
【００１５】
図１及び図２を参照すれば、サンプリングチューブ１４の出口１４ｂには、エアロゾル４の粒子Ｐを電気量と大きさによって分析する分析装置２０が連結されている。分析装置２０は、サンプリングチューブ１４と上流部が連結され、エアロゾル４の流れを誘導する第２ダクト２２と、第２ダクト２２の内面一側に装着されている第１電極２４と、第２ダクト２２の内面他側に装着されている第２電極２６と、第１電極２４及び第２電極２６のいずれか一方に陽電圧を印加するように接続されている電源供給装置２８とから構成されている。図１及び図２において、第１及び第２電極２４、２６は第２ダクト２２の内面に互いに向かい合うように装着されているものとして示されているが、第１及び第２電極２４、２６のそれぞれは、必要に応じて第２ダクト２２の外面に装着可能である。電源供給装置２８は、第１電極２４及び第２電極２６のうち、第１電極２４に陽電圧を印加するように接続されており、第２電極２６は接地されている。第２電極２６は接地されず、陰電圧を印加する電源供給装置に接続できる。
【００１６】
図１をさらに参照すれば、サンプリング装置１０の第１ダクト１２と分析装置２０の第２ダクト２２には、差圧を測定する差圧計３０が連結されている。差圧計３０の第１パイプライン３２は第１ダクト１２に連結され、第２パイプライン３４はサンプリングチューブ１４の出口１４ａを介して第２ダクト２２に連結されている。差圧計３０の作動により、第１ダクト１２と第２ダクト２２間の差圧を測定し、測定された差圧によってエアロゾル４の流量を制御することができる。
【００１７】
サンプリング装置１０の分岐管１６には、分岐管１６に沿って流れるエアロゾル４中の粒子Ｐをフィルタリングするフィルター４０が装着されている。フィルター４０の下流部には、フィルタリングを経た気体、例えば空気を作動液体５２で飽和させて飽和気体を生成する飽和装置５０が装着されている。飽和装置５０は、作動液体５２が貯蔵されているタンク５４と、タンク５４の一側に装着され、タンク５４に貯蔵されている作動液体５２が蒸発するように、熱を加えるヒーター５６とから構成されている。
【００１８】
タンク５４のチェンバー５４ａは入口５４ｂと出口５４ｃにそれぞれ連結されている。タンク５４の入口５４ｂは分岐管１６に連結され、出口５４ｃはパイプライン５８を介して分析装置２０の第２ダクト２２の上流部に連結されている。タンク５４のチェンバー５４ａに貯蔵される作動液体５２の水位は入口５４ｂと出口５４ｃより低く維持され、作動液体５２としては、水、アルコールなどが使用される。タンク５４のチェンバー５４ａには、多孔性物質（Ｐｏｒｏｕｓ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）６０が装着されている。多孔性物質６０の下部は作動液体５２に浸漬されており、上部はチェンバー５４ａに沿って流れる気体と接触するように、チェンバー５４ａに露出されている。多孔性物質６０には、毛細管現象によって作動液体５２が吸収される。
【００１９】
一方、タンク５４のチェンバー５４ａには、作動液体５２を供給するように、リザーバ（Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）６２のパイプライン６４が連結されている。タンク５４のチェンバー５４ａには、作動液体５２の水位を感知する水位センサー６６が装着され、パイプライン６４には、水位センサー６６の信号に応じて作動液体５２の流れを制御する電子バルブ（Ｓｏｌｅｎｏｉｄ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｖａｌｖｅ）６８が装着されている。
【００２０】
分析装置２０の第２ダクト２２には、凝縮装置７０の第３ダクト７２が連結されている。第３ダクト７２の外面には、第３ダクト７２の温度を降下させる冷却手段として熱電冷却素子（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｏｌｅｒ）７４が装着されている。冷却手段は、第３ダクト７２の外面を取り囲む冷却チェンバー（Ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｍｂｅｒ）と、この冷却チェンバーに冷媒を供給して第３ダクト７２の温度を降下させる冷凍サイクル（Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ  ｃｙｃｌｅ）を有する冷却装置とから構成できる。
【００２１】
図１及び図３を参照すれば、凝縮装置７０の第３ダクト７２内に流入される飽和気体は、温度の低下によって過飽和され、飽和気体の凝縮現象が発生する。飽和気体は、粒子Ｐのそれぞれを核として凝縮しながら液滴Ｄを生成することになり、液滴Ｄは気流に乗って第３ダクト７２の外に排出される。第３ダクト７２の下方には、第３ダクト７２から排出される凝縮液を集水するために、ドレインパン（Ｄｒａｉｎ  ｐａｎ）７６が装着され、ドレインパン７６には、凝縮液の排水のために、ドレインパイプ７８が連結されている。
【００２２】
本実施形態に係るエアロゾルの測定システムは、凝縮装置７０の第３ダクト７２から供給される液滴Ｄを光学的に計数し、粒子Ｐの数と大きさを算出する光粒子計数器（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｃｏｕｎｔｅｒ；ＯＰＣ）８０を備える。ＯＰＣ８０は、ハウジング８２、光源８４、レンズ８６、光検出器（Ｐｈｏｔｏ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）８８、及びコンピューター９０から構成されている。
【００２３】
ハウジング８２の感知体積（Ｓｅｎｓｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）８２ａは入口８２ｂと出口８２ｃに連結され、ハウジング８２の入口８２ｂには凝縮装置７０の第３ダクト７２が連結されている。光源８４は、ハウジング８２の一側に装着され、ハウジング８２の感知体積８２ａに光を投射し、レンズ８６は、ハウジング８２の他側に装着され、光源８４から投射される光を集光する。光検出器８８は、レンズ８６によって集光される光を検出し、その信号を出力する。光検出器８８の信号はコンピューター９０に入力され、コンピューター９０は、光検出器８８から入力される信号をプログラムで処理して、粒子Ｐの数と大きさを算出する。光検出器８８は、液滴Ｄの位置データを獲得するために、イメージセンサー８８ａ、例えば電荷結合素子カメラ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ、ＣＣＤ  ｃａｍｅｒａ）又はクワドラチャ検出器（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）から構成されている。コンピューター９０は、光検出器８８の信号を処理し、粒子Ｐの数と大きさを算出して出力する信号処理器（Ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成することができる。
【００２４】
一方、ハウジング８２の出口８２ｃには、サンプリング装置１０の第１ダクト１２にエアロゾル４が流入するように、エアロゾル４の吸入力を発生するエアロゾル流入装置１００がパイプライン１０２を介して連結されている。エアロゾル流入装置１００は、エアロゾル４を強制に吸入して排出する送風機又は真空ポンプと、エアロゾル４の流量を制御して供給する質量流量計（Ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）とから構成できる。エアロゾル流入装置１００は、必要に応じて、第１ダクト１２の上流に設置できる。
【００２５】
以下、このような構成を有する本実施形態によるエアロゾルの測定システムによってエアロゾルを測定する方法を図４に基づいて説明する。
【００２６】
図１をともに参照すれば、エアロゾル流入装置１００の作動によって、サンプリング装置１０の第１ダクト１２にエアロゾル４を供給する（Ｓ１００）。エアロゾル流入装置１００の作動によってエアロゾル４の吸入力が発生すれば、エアロゾルソース２からエアロゾル４がサンプリング装置１０の第１ダクト１２に供給される。
【００２７】
サンプリング装置１０は、供給されるエアロゾル４の一部はサンプルエアロゾルとしてサンプリングし、残りのエアロゾルをエアロゾル４の流れから分岐する（Ｓ１０２）。サンプリング装置１０の第１ダクト１２に供給されるエアロゾル４の一部はサンプリングチューブ１４を介してサンプルエアロゾル４ａとして分析装置２０の第２ダクト２２に供給される。残りのエアロゾル４ｂはサンプルエアロゾル４ａの流れから分岐された後、分岐管１６を介して第１ダクト１２から排出される。
【００２８】
次いで、分岐管１６を介して流れる残りのエアロゾル４ｂに含まれている粒子Ｐは、フィルター４０によってフィルタリングする（Ｓ１０４）。フィルター４０のフィルタリングを経た気体を作動液体５２で飽和して飽和気体を生成し（Ｓ１０６）、飽和気体は分析装置２０の第２ダクト２２に供給してサンプルエアロゾル４ａの流れに合流させる（Ｓ１０８）。フィルター４０のフィルタリングを経た気体は、タンク５４の入口５４ｂを介してチェンバー５４ａに流入される。ヒーター５６の作動によってタンク５４が加熱されて、タンク５４の加熱によって、タンク５４に貯蔵されている作動液体５２が蒸発する。ヒーター５６は、作動液体５２の蒸発を加速化するために、チェンバー５４ａの温度がタンク５４の周囲温度よりおよそ３０〜３５℃だけ高く維持されるように、タンク５４に熱を加える。タンク５４のチェンバー５４ａに沿って流れる気体は、蒸発する作動液体５２によって飽和されて飽和気体になる。飽和気体は、パイプライン５８を介して分析装置２０の第２ダクト２２に供給されながらサンプルエアロゾル４ａの流れに合流される。
【００２９】
一方、タンク５４のチェンバー５４ａに装着されている多孔性物質６０の下部には作動液体５２が吸収される。タンク５４のチェンバー５４ａに沿って流れる気体は多孔性物質６０の上部に接触される。作動液体５２が吸収されている多孔性物質６０に気体が接触することにより、気体と作動液体５２の接触面積が増加し、作動液体５２による気体の飽和が早く進む。
【００３０】
図２を参照すれば、分析装置２０の第２ダクト２２にサンプルエアロゾル４ａを供給した後、電源供給装置２８の作動によって第１電極２４に陽電圧を印加して、第２ダクト２２に沿って流れるサンプルエアロゾル４ａの両側に陽電極と陰電極を形成することにより、サンプルエアロゾル４ａの粒子Ｐを大きさ別に分離する（Ｓ１１０）。
【００３１】
電源供給装置２８の作動によって第１電極２４に陽電圧が印加されれば、第１電極２４は陽電極となり、接地されている第２電極２６は陰電極となる。陽電気粒子Ｐ１は第２電極２６に向けて移動し、陰電気粒子Ｐ２は第１電極２４に向けて移動する。陽電気粒子Ｐ１と陰電気粒子Ｐ２のそれぞれは、その大きさによって、第１電極２４と第２電極２６に向けて移動する速度に違いを有することになる。すなわち、大きさの小さな陽電気及び陰電気粒子Ｐ１−１、Ｐ２−１は大きさの大きな陽電気及び陰電気粒子Ｐ１−２、Ｐ２−２に比べ、速い速度で移動することになる。
【００３２】
このように、陽電気粒子Ｐ１と陰電気粒子Ｐ２のそれぞれが第１電極２４と第２電極２６に向けて移動すると同時に、第２ダクト２２に沿って流れる飽和気体の気流に乗って第２ダクト２２の外に排出される。したがって、第２ダクト２２の外に排出される陽電気粒子Ｐ１と陰電気粒子Ｐ２は、その大きさ別に特定の位置に整列される。すなわち、大きさの小さな陰電気粒子Ｐ２−１は第１電極２４に近く位置し、大きさの大きな陰電気粒子Ｐ２−２は大きさの小さな陰電気粒子Ｐ２−１より第１電極２４から遠く位置して、第２ダクト２２の外に排出される。
【００３３】
一方、飽和気体の凝縮によって、サンプルエアロゾル４ａに含まれている粒子Ｐのそれぞれを核とする液滴Ｄを生成する（Ｓ１１２）。分析装置２０の第２ダクト２２から排出されるサンプルエアロゾル４ａと飽和気体は凝縮装置７０の第３ダクト７２に供給される。熱電冷却素子７４の作動によって第３ダクト７２の温度が、例えば１０℃に降下すれば、飽和気体は過飽和気体になる。図３に示されているように、過飽和気体中の粒子Ｐのそれぞれを核として蒸気の凝縮が発生し、蒸気の凝縮によって液滴Ｄが成長する。液滴Ｄの大きさは粒子Ｐの大きさに比例して成長する。例えば１０ｎｍの粒子Ｐを核とする液滴Ｄの直径はおよそ１，０００倍に成長しておよそ１０μｍになる。蒸気の凝縮によって第３ダクト７２の内面に凝縮液が発生し、この凝縮液は第３ダクト７２の内面に沿って下方に流れて第３ダクト７２から排出されてドレインパン７６に集水される。ドレインパン７６に集水された凝縮液はドレインパイプ７８を介して外に排出される。
【００３４】
図１及び図３を参照すれば、ＯＰＣ８０の作動によって液滴Ｄを検出し、粒子Ｐの数と大きさを算出する（Ｓ１１４）。分析装置２０の第２ダクト２２から排出される液滴Ｄは、ハウジング８２の入口８２ｂを介して感知体積８２ａに流入された後、感知体積８２ａを通って出口８２ｃを介してハウジング８２の外に排出される。光源８４の作動によって感知体積８２ａに光が投射され、この光は感知体積８２ａに沿って流れる液滴Ｄによって散乱される。液滴Ｄによって散乱される散乱光はレンズ８６に集光されて光検出器８８に送られ、光検出器８８は散乱光を検出して信号を出力する。コンピューター９０は、光検出器８８から入力される信号をプログラムによって処理して粒子Ｐの数と大きさを算出する。最後に、コンピューター９０は、算出される粒子Ｐの数と大きさをモニターなどのディスプレイに表示する。エアロゾル流入装置１００の作動によって排出される粒子Ｐ、液滴Ｄは、フィルターなどで濾過して除去する。
【００３５】
以上説明した実施例は本発明の好ましい実施例を説明したものに過ぎなく、本発明の権利範囲は前述した実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想と特許請求範囲内で、関連分野の当業者によって多様な変更、変形又は置換が可能であり、そのような実施例は本発明の範囲に属するものと理解しなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、粒子の電気的移動性を利用して粒子を大きさ別に分離し、一つずつ実時間で測定し、大きさ別に分離される粒子を核とする液滴を形成し、数と大きさを正確に測定するエアロゾルの測定システム及びその方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態によるエアロゾルの測定システムの構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態によるエアロゾルの測定システムにおける分析装置の構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態によるエアロゾルの測定システムにおいて、粒子を核とする液滴が生成されている状態を拡大して示す図である。
【図４】本実施形態によるエアロゾルの測定方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
４    エアロゾル
１０    サンプリング装置
１２    第１ダクト
１４    サンプリングチューブ
１６    分岐管
２０    分析装置
２２    第２ダクト
２４    第１電極
２６    第２電極
２８    電源供給装置
３０    差圧計
４０    フィルター
５０    飽和装置
５２    作動液体
５４    タンク
５６    ヒーター
６０    多孔性物質
６２    リザーバ
６６    水位センサー
６８    電子バルブ
７０    凝縮装置
７２    第３ダクト
７４    熱電冷却素子
８０    光粒子計数器
８２    ハウジング
８４    光源
８８    光検出器
９０    コンピューター
１００    エアロゾル流入装置
【図１】
2008020456.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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