CN204536159U - 微粒测定装置 - Google Patents

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Abstract

为了实现小型并且廉价的微粒测定装置，在微粒测定装置(10)中，1个风扇(4)产生从导入流路(5a)通过分支部(A)分别朝向主流路(5b)和支流路(5c)的末端的气流，传感器(1)设于支流路(5c)的中途，导入流路(5a)、主流路(5b)和风扇(4)按相同方向排列设置。

Description

微粒测定装置
技术领域
本实用新型涉及微粒测定装置。
背景技术
作为将在大气中浮游的微粒分离并测量分离出的微粒的量的微粒测定装置，例如能举出专利文献1公开的装置。在专利文献1中公开的微粒的分离方法中，将流体中浮游的颗粒加速来利用惯性力进行分离。
图11是示出专利文献1公开的分离方法的概略说明图。如图11所示，在专利文献1的分离方法中，在分支路13中，主流11与支流12按相反方向排列，包含浮游颗粒的含颗粒流体15通过向支流12侧倾斜的流入路16并经过喷嘴部17导入。主流11和支流12通过利用泵、测定器等抽吸的吸气路。含颗粒流体15被主流11和支流12抽吸从而通过流入路16被导入系统内。
被导入系统内的含颗粒流体15在喷嘴部17中被加速，粗大颗粒110的惯性力大，因此乘着主流11从主抽吸路112被除去。另外，微小颗粒18的惯性力小，因此在分支路13处翻转而乘着相反方向的支流12送入支抽吸路114。由此，含颗粒流体15中所包含的微小颗粒18和粗大颗粒110就被分离了。在专利文献1的分离方法中，能通过主流11和支流12的流量调整或者利用采样管116这样的可动构件的上下移动来调整喷嘴部17的全长及其间隔从而改变颗粒的分级特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2004-89898号公报(2004年3月25日公开)”
实用新型内容
实用新型要解决的问题
然而，在专利文献1公开的分离方法中，主流11被泵抽吸，支流12被测定器抽吸。即，在分支路13中，将主流11和支流12按相反方向排列，因此使用泵和测定器这2个驱动源。因此，在专利文献1的技术中，存在分离装置大型化的问题。
另外，为了小型化而考虑使驱动源为1个。但是，专利文献1的分离装置为如下构成：具备圆锥孔形状的基台，在该圆锥孔形状的中心设有采样管116。在这种构成中，利用1个驱动源的抽吸难以将主流11和支流12按相反方向排列。
另外，以往，作为小型微粒测定装置已知2个类型的装置。
第1个类型的微粒测定装置的原理是：不对颗粒进行分粒，例如传感器对大气中的颗粒照射光，根据其散射光的强度估计颗粒的粒径。该类型的装置不进行分粒，因此存在检测颗粒的传感器昂贵的问题。用廉价的传感器难以测定颗粒的粒径。
第2个类型的微粒测定装置的原理是：利用旋风分离器对大气中的颗粒进行分粒，对分粒出的颗粒进行检测、测定。该类型的装置存在旋风分离器中容易蓄积杂质。
本实用新型是鉴于上述现有问题而完成的，其目的在于提供小型并且廉价的微粒测定装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本实用新型的一个方式的微粒测定装置的特征在于，具备：导入流路，其从外部导入气体；主流路和支流路，它们在导入流路的与外部相反的一侧的末端处的分支部分支；1个流体驱动部，其产生从上述导入流路通过上述分支部朝向上述主流路和上述支流路各自的作为与上述分支部相反的一侧的末端的出口的气流；以及测定部，其设于上述支流路的中途，测定气体中的微粒，在上述分支部，上述主流路向与上述导入流路中的气流方向相同的方向延伸，上述支流路向与上述导入流路中的气流方向相反的方向延伸，上述导入流路、上述主流路和上述流体驱动部按相同方向排列设置。
实用新型效果
根据本实用新型的一个方式会发挥如下效果：能实现小型并且廉价的微粒测定装置。
附图说明
图1是示出本实用新型的实施方式1的微粒测定装置的构成的立体图。
图2是示出形成于本实用新型的实施方式1的微粒测定装置内的气体流路的概要构成的截面图。
图3是示意性地示出在本实用新型的实施方式1的微粒测定装置内利用风扇产生的气流的截面图。
图4是示意性地示出通过导入流路导入系统内的含颗粒流体在分支部的分粒状态的截面图。
图5示出形成于本实用新型的实施方式2的微粒测定装置内的气体流路的概要构成，(a)是示出气体流路整体的构成的截面图，(b)是示出分支部附近的气体流路的构成的截面图。
图6是示出本实用新型的实施方式3的微粒测定装置的构成的立体图。
图7是示出形成于本实用新型的实施方式3的微粒测定装置内的气体流路的概要构成的截面图。
图8是用于说明在本实用新型的实施方式3的微粒测定装置中支流路与气体导入口的位置关系的截面图。
图9是示出在本实用新型的实施方式3的微粒测定装置中主流路的主流与支流路的支流所成的角度为90度的构成的截面图。
图10是示出风扇以间歇驱动模式驱动的本实用新型的实施方式4的微粒测定装置的构成的截面图。
图11是示出专利文献1公开的分离方法的概略说明图。
附图标记说明：
1：传感器(测定部)
2：吸气部
3：分粒部
4、4A：风扇(流体驱动部)
5a：导入流路
5b：主流路
5c：支流路
5d：排出路
6a：气流
6b：主流
6c：支流
7a：粗大颗粒
7b：微小颗粒
10、10A、10B：微粒测定装置
31：检测控制部
31a：检测状态切换部
42：电力提供部
43：驱动控制部
A：分支部
B：入口
C：出口
E：气体导入口
F：排出方向
具体实施方式
〔实施方式1〕
以下，详细说明本实用新型的实施方式。图1是示出本实施方式的微粒测定装置10的构成的立体图。本实施方式的微粒测定装置10从外部抽吸气体(例如空气)，测定该气体中包含的期待粒径的微粒的量。
如图1所示，本实施方式的微粒测定装置10具备传感器1(测定部)、吸气部2、分粒部3、风扇4(流体驱动部)。微粒测定装置10驱动作为单一的流体驱动部的风扇4，由此从吸气部2导入外部的空气。导入到微粒测定装置10内的空气通过形成于装置内的气体流路，经过风扇4向外部排出。传感器1设于形成在微粒测定装置10内的气体流路的中途，测定通过的空气中包含的微粒的量。
图2是示出形成于微粒测定装置10内的气体流路的概要构成的截面图。如图2所示，形成于微粒测定装置10内的气体流路包括导入流路5a、主流路5b、支流路5c以及排出路5d。
导入流路5a形成于吸气部2，是用于从外部导入气体(空气)的流路。主流路5b和支流路5c是在导入流路5a的作为与外部相反的一侧的末端的分支部A处分支的流路。另外，排出路5d是主流路5b和支流路5c合流，用于将气体向外部排出的流路。
传感器1设于支流路5c的中途，测定通过支流路5c的气体中的微小颗粒的量。该传感器1例如对通过的气流中的微粒照射光，对从微粒散射的光进行检测(即光散射法)，由此测定气体中的微小颗粒的量。另外，传感器1不限于光散射法，也可以利用重量法测定气体中的微小颗粒的量。
在图2所示的构成中仅设有1个风扇4，收纳在排出路5d内。此外，排出路5d的构成不限于图2的构成，也可以是风扇4的箱体本身成为排出路5d的构成。
风扇4发挥产生从导入流路5a经过主流路5b和支流路5c朝向排出路5d的气流的流体驱动部的功能。风扇4是离心风扇。因此，在微粒测定装置10中，在将导入流路5a的气体导入口设为上侧的情况下，气体向外部排出的排出口(未图示)设于排出路5d的侧面。因此，流入排出路5d的气体向外部的排出方向F是与微粒测定装置10的上下方向垂直的面内的方向。
此外，本实施方式的流体驱动部不限于图2所示的风扇4，只要能产生从导入流路5a经过主流路5b和支流路5c朝向排出路5d的气流即可。例如，流体驱动部也可以是泵。
图3是示意性地示出利用风扇4在微粒测定装置10内产生的气流的截面图。另外，图4是示意性地示出通过导入流路5a向系统内导入的含颗粒流体在分支部A的分粒的状态的截面图。
如图3所示，含有浮游颗粒的空气的流体(以下记为含颗粒流体)利用风扇4的驱动通过向支流路5c侧倾斜的导入流路5a导入到微粒测定装置10内(气流6a)。导入流路5a构成为：在与气流6a的方向垂直的截面形状中，流路所包围的面积(也称为由构成流路的侧壁包围的面积。以下记为流路截面积)向分支部A变小。因此，导入到导入流路5a的含颗粒流体沿着气流6a随着朝向分支部A而加速。
含颗粒流体的气流6a在分支部A中分支为主流6b和支流6c。主流6b和支流6c分别通过由风扇4抽吸的主流路5b和支流路5c。将1个风扇4作为流体驱动源，分支地抽吸主流6b和支流6c，由此能将大气等含颗粒流体通过导入流路5a向系统内导入。
在微粒测定装置10中，抽吸到系统内的含颗粒流体在气流6a在分支部A分支为主流6b和支流6c时，分粒为包含期待粒径的微小颗粒7b的含颗粒流体和包含期待粒径以外的粗大颗粒7a的含颗粒流体。此时，主流6b中含有包含期待粒径以外的粗大颗粒7a的含颗粒流体。另一方面，支流6c中含有包含期待粒径的微小颗粒7b的含颗粒流体。
如图4所示，由风扇4抽吸到系统内的含颗粒流体随着朝向导入流路5a的分支部A而加速。并且，粒径较大的粗大颗粒7a惯性力大，因此乘着主流6b从主流路5b向排出路5d排出。另一方面，粒径较小的微小颗粒7b惯性力小。因此，微小颗粒7b的移动受含颗粒流体的粘性支配。因此，微小颗粒7b乘着主流6b和与主流6b相反方向的支流6c送入主流路5b和支流路5c。
这样，在本实施方式的微粒测定装置10中，根据上述流路构成和风扇4的配置等，由风扇4抽吸的含颗粒流体中包含的粗大颗粒7a不会混入在分支部A向与主流路5b相反方向延伸的支流路5c。另一方面，微小颗粒7b存在于主流路5b和支流路5c两者中。
如图3所示，送入支流路5c的包含微小颗粒7b的含颗粒流体乘着支流6c从入口B流入传感器1，从出口C流出。这样通过传感器1来测定含颗粒流体中包含的微小颗粒7b的量。
从传感器1的出口C流出的包含微小颗粒7b的含颗粒流体向排出路5d流出。在此，导入流路5a、主流路5b和风扇4按大致相同方向排列设置。通过设为这种构成，粗大颗粒7a不会向支流路5c倒流，容易在向主流路5b分支后经过排出路5d向外部排出。因此，能高效地除去不是测定对象的粗大颗粒7a。
这样，在图3所示的含颗粒流体的气流中，含有粗大颗粒7a的含颗粒流体的主流6b通过从分支部A到配置在下侧的排出路5d按最短距离延伸的主流路5b，从排出路5d排出。另一方面，包含微小颗粒7b的含颗粒流体的支流6c通过从分支部A向与主流路5b相反的方向延伸并经传感器1迂回而与排出路5d合流的支流路5c从排出路5d排出。于是，粗大颗粒7a和微小颗粒7b这样在分支部A处分粒，因此从外部抽吸的含颗粒流体中的含有粗大颗粒7a的含颗粒流体不通过传感器1就向外部排出。另一方面，包含微小颗粒7b的含颗粒流体在由传感器1测定了量之后向外部排出。
这样，在本实施方式的微粒测定装置10中，将从外部抽吸的含颗粒流体的气流6a在分支部A分支为主流6b和支流6c，在该分支时进行粗大颗粒7a和微小颗粒7b的分粒。而且，将主流6b和支流6c在1个排出路5d处合流再向外部排出。另外，主流6b和支流6c的分支由作为单一的流体驱动源的风扇4实现。并且，在支流路5c的中途设有传感器1从而测定支流6c的含颗粒流体中的微小颗粒7b的量。
因此，与使用了泵和测定器这2个驱动源的专利文献1的技术相比，能实现小型并且廉价的微粒测定装置。
如上所述，在微粒测定装置10中，原理是利用惯性来按照颗粒的大小对粗大颗粒7a和微小颗粒7b进行分粒。因此，为了提高粗大颗粒7a和微小颗粒7b的分粒精度，使导入流路5a的分支部A紧前的气流6a的流速最大，使分支为主流6b和支流6c后的各自的流速急剧降低很重要。含颗粒流体中的颗粒的运动根据颗粒尺寸而大体分为两种。尺寸较大的颗粒(粗大颗粒7a)随着惯性而运动，因此在向主流6b分支后流速降低的状态下也会继续前进运动而导向主流路5b。另一方面，尺寸较小的颗粒(微小颗粒7b)的运动由含颗粒流体的粘性支配，因此在分支为支流6c后随着支流6c的流动而运动。
在此，在提高了支流6c的吸入速度(流速)的情况下，有可能会导致本来应流向主流路5b的尺寸较大的颗粒(粗大颗粒7a)导入支流路5c。在本实施方式的微粒测定装置10中，支流路5c从分支部A经测定微小颗粒7b的传感器1到向排出路5d的合流为止构成为1个流路。因此，在支流路5c的中途的位置处不易使支流6c的流量变化。
因此，在本实施方式的微粒测定装置10中，为了使支流路5c中的支流6c的流速变化，要点是变更在支流路5c的与支流6c的方向垂直的截面形状中支流路5c所包围的面积(由构成支流路5c的侧壁包围的面积。以下记为流路截面积)。一般，流量用下式表述：流路截面积×流速。在上述式中，为了不使流量变化地使流速变化，需要使流路截面积变化。
如图2、3所示，在支流路5c的与支流6c的方向垂直的截面形状中，分支部A处的支流路5c的流路截面积S大于分支部A以外的任意位置处的支流路5c的流路截面积中最小的最小面积。具体地说，分支部A处的支流路5c的流路截面积S大于最小面积的2倍的面积。
这样，使分支部A处的支流路5c的流路截面积S变大，由此能使向支流6c的分支紧后的流速急剧降低，提高粗大颗粒7a和微小颗粒7b的分粒精度。而且，能在支流路5c获取更多的微小颗粒7b。此外，在分支部A处的支流路5c的流路截面积S为最小面积的2倍的面积以下的情况下，向支流6c的分支紧后的流速与分支紧前的流速相同或者比分支紧前的流速高，因此有可能导致本来应流向主流路5b的粗大颗粒7a流向支流路5c。
另外，在图2、3所示的构成中，支流路5c的流路截面积为最小的最小面积的位置是传感器1的入口B和出口C。在图2、3所示的构成中，分支部A处的支流路5c的流路截面积S大于传感器1的入口B的流路截面积Sb的2倍的面积，并且大于传感器1的出口C的流路截面积Sc的2倍的面积。
这样，使传感器1的入口B和出口C的流路截面积Sb和Sc为最小面积，由此能使通过传感器1的支流6c的流束的宽度变小。因此，能利用更窄的流束的支流6c来使微小颗粒7b通过传感器1。因此，例如在传感器1利用光散射法测定微小颗粒7b的情况下，微小颗粒7b对更集中的状态下的支流6c照射光，能高精度地测定微小颗粒7b的量。
另外，含有粗大颗粒7a的含颗粒流体的主流6b所通过的主流路5b向配置在下侧的排出路5d按最短距离的方式延伸，与排出路5d连结。另一方面，包含微小颗粒7b的含颗粒流体的支流6c所通过的支流路5c从分支部A向与主流路5b相反的方向延伸，经传感器1迂回而与排出路5d连结。
这样，在本实施方式的微粒测定装置10中，主流路5b利用风扇4直接将主流6b向外部排出，因此流路长度较短。另一方面，支流路5c构成为在中途设有传感器1，支流6c通过传感器1，因此流路长度较长。微粒测定装置10构成为在支流路5c的中途具备传感器1，并且仅将1个风扇4作为流体驱动源，因此支流路5c的流路长度比主流路5b的流路长度长。这样，支流路5c的流路长度比主流路5b的流路长度长，由此支流路5c中的支流6c的流路阻力整体上变大，能降低分支部A处的支流6c的流速。
另外，在本实施方式的微粒测定装置10中，分支部A处的支流路5c的入口的位置设在比传感器1的入口B的位置靠重力方向的下侧。在这种情况下，在分支部A分支的支流6c的方向为与重力方向相反的一侧的方向。
传感器1将PM2.5等微小颗粒7b作为测定对象。在从导入流路5a流入的含颗粒流体的气流6a中除了微小颗粒7b以外还包含尘埃等粗大颗粒7a。粗大颗粒7a由于惯性力而进行前进运动，从排出路5d向外部排出。在此，尘埃等粗大颗粒7a由于自重而自然沉降的影响大，因此将分支部A处的支流路5c的入口的位置设在比传感器1的入口B的位置靠重力方向的下侧，由此能可靠地防止粗大颗粒7a误混入传感器1。
〔实施方式2〕
基于图5的(a)和(b)如下说明本实用新型的其它实施方式。此外，为了便于说明，对与在上述实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记，省略其说明。图5示出在本实施方式的微粒测定装置内形成的气体流路的概要构成，图5的(a)是示出气体流路整体的构成的截面图，图5的(b)是示出分支部附近的气体流路的构成的截面图。
如图5的(a)所示，在本实施方式的微粒测定装置中，导入流路5a、主流路5b和风扇4按与通过导入流路5a的气流的方向大致相同方向排列设置。根据这种构成，粗大颗粒不会向支流路5c倒流，会在向主流路5b分支后很快经排出路5d向外部排出。因此，根据图5的(a)所示的构成，能更高效地除去不是测定对象的尺寸较大的粗大颗粒。
在此，在分支部分支的含颗粒流体的主流中包含的粗大颗粒由于惯性力而进行前进运动并向外部排出。因此，在分支部中的支流的流速大的情况下，会对粗大颗粒施加支流方向成分的力，因此粗大颗粒的前进运动受阻。因此，如图5的(b)所示，从导入流路5a导入的含颗粒流体的气流6a的方向在分支部会偏离，不会向主流路5b的开口D侧分支。其结果是，气流6a中包含的粗大颗粒有可能会碰壁而向支流路5c侧倒流。
因此，优选在分支部向支流路5c分支的支流的流速小。因此，在本实施方式的微粒测定装置10中，在支流路5c的与支流的方向垂直的截面形状中，分支部A处的支流路5c的流路截面积S大于分支部以外的任意位置处的支流路5c的流路截面积中最小的最小面积。此外，支流路5c的流路截面积最小的最小面积是传感器1的入口的流路截面积Sb和出口的流路截面积Sc。
如上所述，根据本实用新型的微粒测定装置的测定方法，在测定含颗粒流体中包含的微小颗粒的量时，利用1个流体驱动源(风扇4)进行向装置内的吸气和向装置外的排气。并且，将通过装置内的含颗粒流体分支为流路阻力小(流速大)的主流和流路阻力大(流速小)的支流，使分支后的主流和支流合流而向外部排出，使主流和支流的排出方向一致。另外，使主流的方向与向装置内的吸气方向一致，并且使支流的方向为与吸气方向不同的方向。另外，在支流的中途配置有测定部(传感器1)。由此，能即时测定含颗粒流体的支流中包含的测定对象的微小颗粒的量。而且，能使用小型并且廉价的装置来测定微粒。
〔实施方式3〕
基于图6如下说明本实用新型的另一其它实施方式。此外，为了便于说明，对与在上述实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记，省略其说明。图6是示出本实施方式的微粒测定装置10A的构成的立体图。
如图6所示，本实施方式的微粒测定装置10A具备传感器1(测定部)、吸气部2、分粒部3以及风扇4A(流体驱动部)。微粒测定装置10A通过驱动作为单一的流体驱动部的风扇4A来从吸气部2导入外部的空气。导入微粒测定装置10A内的空气通过形成在装置内的气体流路，经风扇4A向外部排出。传感器1设于形成在微粒测定装置10A内的气体流路的中途，测定通过的空气中包含的微粒的量。
图7是示出在微粒测定装置10A内形成的气体流路的概要构成的截面图。如图7所示，在微粒测定装置10A内形成的气体流路包括导入流路5a、主流路5b以及支流路5c。这样，本实施方式的微粒测定装置10A与上述实施方式的微粒测定装置10不同之处在于，不具有气体流路中由主流路5b和支流路5c合流的排出路。微粒测定装置10A具备分隔板8，该分隔板8分隔从主流路5b向风扇4A排出的主流6b和从支流路5c向风扇4A排出的支流6c。分隔板8位于风扇4A的气体吸入面41的中央。主流路5b的出口部分和支流路5c的出口部分是隔着该分隔板8而相邻的构成。利用该分隔板8防止主流6b和支流6c合流。其结果是能在主流路5b和支流路5c之间防止颗粒的倒流。
此外，分隔板8的位置不限于气体吸入面41的中央，也可以在由分隔板8划分的气体吸入面41中使主流6b所通过的面积与支流6c所通过的面积不同。这样，将分隔板8配置在从中央偏离的位置，由此能实现主流6b的流速和支流6c的流速的比率变化的微粒测定装置10A。
另外，本实施方式的微粒测定装置10A与上述实施方式的微粒测定装置10不同之处在于风扇4A是轴流风扇。因此，在微粒测定装置10A中，在设导入流路5a的气体导入口为上侧的情况下，气体向外部的排出方向F为与微粒测定装置10A的上下方向平行的方向。
这样，在微粒测定装置10A中，气体向外部的排出方向F与向导入流路5a导入的气体的气流6a大致相同。即，在微粒测定装置10A中，导入的气流6a的方向与向外部排出的气体的排出方向F是相同方向(上下方向)。因此，微粒测定装置10A只要能确保上下的设置空间即可，适合搭载于薄型的电子设备。在图7中，示出微粒测定装置10A设置于空气清洁器的箱体21的状态。
如图7所示，微粒测定装置10A设置于箱体21的壁。在这种情况下，微粒测定装置10A的气体的排出方向F是下方向，因此能使箱体21的深度方向G的尺寸变小，能实现薄型化。
另外，在微粒测定装置10A中，传感器1配置在分支部A的与风扇4A相反的一侧。并且，支流路5c从分支部A处的入口向分支部A的与风扇4A相反的一侧延伸，通过传感器1而迂回，从传感器1再向分支部A的位于与风扇4A同一侧的出口延伸。因此，支流路5c的所有部分设于比导入流路5a的作为外部一侧的末端的气体导入口E靠近风扇4A的位置。即，如图8所示，在微粒测定装置10A的上下方向中，作为气体导入口E的位置的最大高度位置Ha比支流路5c的最大高度位置Hb高。再换言之，支流路5c的最大高度位置Hb比作为气体导入口E的位置的最大高度位置Ha靠近风扇4A。
在专利文献1的装置中，将支流12的方向设为相对于主流11翻转180度的方向，并且与主流11的方向为同一个面。在这样的专利文献1的装置中，在用1个风扇进行空气导入的情况下，支流12的支抽吸路114的位置必须位于比空气的导入部高的位置，支抽吸路114随之大幅度变长。其结果是在专利文献1的装置中，难以在装置的上下方向小型化。另外，在专利文献1的装置中，在用2个风扇进行空气导入的情况下，支流12的支抽吸路114的流路阻力大，因此为了产生支流12而需要大功率的风扇。因此，大功率的风扇成为成本增加的重要因素。
在微粒测定装置10A中，主流6b的方向与支流6c的方向所成的角度θ小于180度。由此，在从分支部A到风扇4A的整个流路中，支流路5c配置在比导入流路5a的气体导入口E靠风扇4A侧。即，作为气体导入口E的位置的最大高度位置Ha比支流路5c的最大高度位置Hb高。因此，能抑制微粒测定装置10A的尺寸在上下方向上变大。
另外，优选主流路5b的主流6b与支流路5c的支流6c所成的角度θ为120度以上150度以下的范围，更优选为130度。
在此，在主流路5b的主流6b与支流路5c的支流6c所成的角度θ为90度以上不足120度的情况下，粗大颗粒容易在分支部流向支流6c，分支部中的微小颗粒和粗大颗粒的分粒性能低，因此不优选。
例如，图9是示出主流路5b的主流6b与支流路5c的支流6c所成的角度θ为90度的构成的截面图。此外，在图9的构成中，使主流6b的方向为重力方向，与气流6a为相同的方向。因此，图9的构成也可以说是支流6c从分支部向相对于重力方向90度分支的构成。
在图9的构成中，支流6c的流路阻力变小。但是容易产生箭头I的方向的空气流。因此，在图9的构成中，粗大颗粒流入支流6c的概率变高。因此，为了可靠地防止分支部的粗大颗粒流入支流6c，提高微小颗粒和粗大颗粒的分粒性能，优选主流路5b的主流6b与支流路5c的支流6c所成的角度θ为120度以上。即，优选在主流6b的方向的前侧为风扇侧时，支流6c在分支部中相对于主流6b的方向向后侧以120度以上的角度θ分支。
另外，在主流6b与支流6c所成的角度θ超过150度并且为180度以下的情况下，支流6c在分支部相对于主流6b的方向(气流6a的方向，与重力方向相同)向后侧以接近180度的角度θ分支。在这种构成中，支流6c的流路阻力增大。因此，无法减少风扇的数量，并且装置模块会大型化。因此，难以通过1个风扇(或者2个小型风扇)的吸气产生主流6b和支流6c。
因此，为了减少支流6c的流路阻力，优选主流6b与支流6c所成的角度θ为150度以下。即，优选在将主流6b的方向的前侧设为风扇侧时，支流6c在分支部相对于主流6b的方向向后侧以150度以下的角度θ分支。
另外，优选主流路5b从分支部向与导入流路5a大致相同的方向延伸。另一方面，优选支流路5c从分支部向与导入流路5a不同的方向延伸。
主流路5b向与导入流路5a大致相同的方向延伸，由此导入流路5a的气流6a的方向与支流6c的方向相同。因此，导入流路5a的气流6a中包含的粗大颗粒受作用于颗粒的惯性力的影响而无法相对于气流6a的方向改变移动方向。因此，粗大颗粒在分支部流入与气流6a相同的方向的主流6b。另外，支流路5c从分支部向与导入流路5a不同的方向延伸，因此粗大颗粒不易流入支流6c。
〔实施方式4〕
基于图10如下说明本实用新型的另一其它实施方式。此外，为了便于说明，对与在上述实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记，省略其说明。图10是示出本实施方式的微粒测定装置10B的构成的截面图。
本实施方式的微粒测定装置10B与实施方式1～3的微粒测定装置10、10A不同之处在于，具备控制风扇4A的驱动输出的驱动控制部43。在微粒测定装置10B中，利用驱动控制部43来改变风扇的驱动输出。
在此，微粒测定装置中的微粒的分粒能按照“在分支部分粒时的颗粒的速度”而改变微粒的分级范围(可分粒的微粒径的范围)。在如专利文献1的装置那样有2个驱动源的情况下，“在分支部分粒时的颗粒的速度”由2个驱动源的抽吸力的合计决定。因此，为了改变微粒的分级范围而变更颗粒的速度时，需要分别变更2个驱动源的抽吸力来使抽吸力的合计成为期待的抽吸量。
另一方面，本实施方式的微粒测定装置10B具备1个风扇4A作为驱动源，利用驱动控制部43来改变风扇4A的驱动输出(抽吸力)，因此能比专利文献1的装置简便地变更“在分支部分粒时的颗粒的速度”。
本实施方式的上述驱动控制部43的风扇的驱动输出控制模式能举出例如特愿2013-255458(在本申请的申请时点尚未公开)记载的间歇驱动模式。图10是示出风扇通过间歇驱动模式进行驱动的本实施方式的微粒测定装置10B的构成的截面图。
如图10所示，在微粒测定装置10B中，设有：电力提供部42，其提供用于作为流体驱动部的风扇4A产生驱动输出的电力；以及驱动控制部43，其控制从该电力提供部42对风扇4A的驱动电力的提供。另外，微粒测定装置10B具备控制传感器1的检测动作的检测控制部31。该检测控制部31具备检测状态切换部31a，该检测状态切换部31a切换使传感器1检测颗粒的检测状态和使传感器1不检测颗粒即停止颗粒检测的非检测状态。
在微粒测定装置10B中，驱动控制部43进行如下间歇驱动模式下的驱动动作：使作为从电力提供部42到作为流体驱动部的风扇4A的第1电压的第1输入电压VH0带来的第1电压驱动状态和作为从电力提供部42到风扇4A的比该第1输入电压VH0低的第2电压的第2输入电压VL0带来的第2电压驱动状态连续地重复。
检测状态切换部31a在以间歇驱动模式驱动时的第1电压驱动状态和第2电压驱动状态连续地重复的各重复时间中，进行1次以上使传感器1检测颗粒的检测状态与使上述颗粒检测部不检测颗粒的非检测状态的切换。
由此，能提供可使颗粒的分级范围简单变化的微粒测定装置10B。
此外，在本实施方式的微粒测定装置中，利用驱动控制部降低风扇的驱动输出的方法不限于通过上述间歇驱动模式降低的方法。例如，能举出电压控制法和PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制法这两种。
所谓电压控制方法，是通过使提供给风扇等流体驱动部的电压降低来降低风扇等流体驱动部的旋转速度的方法。另外，PWM控制法是通过控制提供给风扇等流体驱动部的脉冲波的占空比来控制风扇等流体驱动部的旋转速度的方法。通过将风扇4A设为能通过PWM控制法控制的轴流风扇，能简便地变更“在分支部分粒时的颗粒的速度”。
〔总结〕
本实用新型的实施方式1的微粒测定装置10、10A、10B的特征在于，具备：导入流路5a，其从外部导入气体；主流路5b和支流路5c，它们在导入流路5a的与外部相反的一侧的末端处的分支部A分支；1个流体驱动部(风扇4、4A)，其产生从导入流路5a经分支部A朝向主流路5b和支流路5c各自的作为与分支部A相反的一侧的末端的出口的气流；以及测定部(传感器1)，其设于支流路5c的中途，测定气体中的微粒，在分支部A，主流路5b向与导入流路5a中的气流6a的方向相同的方向延伸，支流路5c向与导入流路5a中的气流6a的方向相反的方向延伸，导入流路5a、主流路5b和流体驱动部(风扇4、4A)按相同方向排列设置。在此，在“支流路5c向与导入流路5a中的气流6a的方向相反的方向延伸”的范畴中，不仅包括支流路5c向与气流6a的方向正相反的方向延伸的构成，也包括“支流路5c向与导入流路5a中的气流6a的方向实质上相反的方向延伸”的构成，具体地说，包括如下构成：将通过分支部A相对于导入流路5a中的气流6a垂直的第1假想平面作为基准，支流路5c处在与气流6a的方向相反的一侧(气流6a的方向的上游侧)的空间中并且支流路5c相对于气流6a的方向的角度大于90°(为钝角的角度)。
另外，在“导入流路5a、主流路5b和流体驱动部(风扇4、4A)按相同方向排列设置”的范畴中，除了完全按相同方向排列设置的构成以外，也包括“导入流路5a、主流路5b和流体驱动部(风扇4)按实质上相同的方向排列设置”构成，具体地说，包括如下构成：主流路5b和流体驱动部(风扇4)均以上述第1假想平面为基准，处于与气流6a的方向同一侧(气流6a的方向的下游侧)的空间，并且，主流路5b相对于气流6a的方向的角度不足90°(为锐角的角度)。
根据上述构成，将从外部抽吸的含颗粒流体的气流6a在分支部A分支为通过主流路5b的主流6b和通过支流路5c的支流6c，在进行该分支时，进行粗大颗粒7a和微小颗粒7b的分粒。然后将主流6b和支流6c向外部排出。另外，主流6b和支流6c的分支利用作为单一的流体驱动源的风扇4来实现。并且，在支流路5c的中途设有传感器1，由此测定支流6c的含颗粒流体中的微小颗粒7b的量。
而且，根据上述构成，导入流路5a、主流路5b和流体驱动部(风扇4、4A)按相同方向排列设置，因此粗大颗粒不会向支流路5c倒流，在向主流路5b分支后立刻经排出路5d向外部排出。因此，根据上述构成，能高效地除去非测定对象的尺寸较大的粗大颗粒。
根据上述几种，与使用泵和测定器这2个驱动源的专利文献1的技术相比，能实现小型并且廉价的微粒测定装置。
另外，本实用新型的实施方式2的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式1中优选支流路5c的流路长度比主流路5b的流路长度长。
而且，本实用新型的实施方式3的微粒测定装置10、10A、10B，是在上述实施方式1或者2中优选测定部(传感器1)配置在分支部A的与流体驱动部(风扇4、4A)相反的一侧，支流路5c从分支部A处的入口向分支部A的与流体驱动部(风扇4、4A)相反的一侧延伸，通过测定部(传感器1)而迂回，再从上述测定部(传感器1)向分支部A的位于与上述流体驱动部(风扇4、4A)同一侧的出口延伸。在此，在“测定部(传感器1)配置在分支部A的与流体驱动部(风扇4、4A)相反的一侧”的范畴中，除了配置在完全相反的一侧的构成以外，也包括“测定部(传感器1)配置在分支部A的与流体驱动部(风扇4、4A)实质上相反的一侧”的构成，具体地说，包括如下构成：流体驱动部(风扇4)以上述第1假想平面为基准处于与气流6a的方向同一侧(气流6a的方向的下游侧)的空间，另一方面，测定部(传感器1)以上述第1假想平面为基准处于与气流6a的方向相反的一侧(气流6a的方向的上游侧)的空间。
另外，在“支流路5c从分支部A处的入口向分支部A的与流体驱动部(风扇4、4A)相反的一侧延伸”的范畴中，除了向完全相反的方向延伸的构成以外，也包括“支流路5c从分支部A处的入口向分支部A的与流体驱动部(风扇4、4A)实质上相反的一侧延伸”的构成，具体地说，包括如下构成：将通过分支部A相对于通过主流路5b的主流6b的方向垂直的第2假想平面作为基准，支流路5c处于与主流6b的方向相反的一侧(主流6b的方向的上游侧)的空间，并且支流路5c相对于主流6b的方向的角度大于90°(成钝角的角度)。
根据上述构成，主流路5b利用风扇4直接将主流6b向外部排出，因此流路长度比较短。另一方面，支流路5c构成为在中途设有传感器1，支流6c通过传感器1，因此流路长度比较长。微粒测定装置10、10A、10B在支流路5c的中途具备传感器1，并且仅用1个风扇4作为流体驱动源，因此构成为支流路5c的流路长度比主流路5b的流路长度长。这样，支流路5c的流路长度比主流路5b的流路长度长，由此支流路5c中的支流6c的流路阻力整体上变大，能使分支部A处的支流6c的流速降低。
另外，本实用新型的实施方式4的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式1～3中的任一个中优选支流路5c的所有部分设于比导入流路5a的作为外部一侧的末端的气体导入口E靠近流体驱动部(风扇4、4A)的位置。
在专利文献1的装置中，将支流的方向设为相对于主流翻转180度的方向，并且与主流的方向为同一个面。在这样的专利文献1的装置中，在用1个风扇进行空气导入的情况下，支流的支抽吸路的位置不得不位于比空气的导入部高的位置，支抽吸路会随之大幅度变长。其结果是，在专利文献1的装置中，装置的上下方向上难以小型化。
与此相对，根据上述构成，支流路5c的所有部分都设于导入流路5a的比作为外部一侧的末端的气体导入口E靠近流体驱动部(风扇4、4A)的位置，因此能抑制微粒测定装置10、10A、10B的尺寸在上下方向上变大。
另外，本实用新型的实施方式5的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式1～4中的任一个中优选分支部A处的支流路5c的入口的位置设在比测定部(传感器1)的气体的入口B的位置靠重力方向的下侧。在这种情况下，在分支部A分支的支流6c的方向为与重力方向相反的一侧的方向。
粗大颗粒7a由于惯性力而进行前进运动，从排出路5d向外部排出。在此，根据上述构成，尘埃等粗大颗粒7a由于自重而自然沉降的影响大，因此将分支部A处的支流路5c的入口的位置设在比传感器1的入口B的位置靠重力方向的下侧，由此能可靠地防止粗大颗粒7a误混入传感器1。
另外，本实用新型的实施方式6的微粒测定装置10A是在上述实施方式1～5中的任一个中优选导入流路5a的作为外部一侧的末端的气体导入口E处的气体的导入方向(气流6a的方向)与利用上述流体驱动部(风扇4A)向外部排出的气体的排出方向F是相同的。在此所说的“气体导入口E中的气体的导入方向(气流6a的方向)与利用上述流体驱动部(风扇4A)向外部排出的气体的排出方向F是相同的”的范畴中，也包括“通过气体导入口E的气流束和利用流体驱动部(风扇4A)向外部排出的气流束以在分支部A处不发生朝向气体导入口E的倒流的程度成为同轴”的构成。
根据上述构成，在设导入流路5a的气体导入口E为上侧的情况下，气体向外部的排出方向F是与微粒测定装置10A的上下方向平行的方向。因此，具有上述构成的微粒测定装置10A只要能确保上下的设置空间即可，适合搭载于薄型的电子设备。因此，根据上述构成，在电子设备内配置微粒测定装置10A的自由度变高。
另外，本实用新型的实施方式7的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式1～6中的任一个中优选主流路5b中的气流的方向(主流6b的方向)与支流路5c中的气流的方向(支流6c)所成的角度θ为120度以上150度以下的范围。
在此，在主流路5b的主流6b与支流路5c的支流6c所成的角度θ为90度以上并且不足120度的情况下，粗大颗粒容易在分支部流入支流6c，会降低分支部中的微小颗粒和粗大颗粒的分粒性能，因此不优选。因此，为了可靠地防止分支部中的粗大颗粒流入支流6c，提高微小颗粒和粗大颗粒的分粒性能，优选主流路5b的主流6b与支流路5c的支流6c所成的角度θ为120度以上。即，优选在将主流6b的方向的前侧设为风扇侧时，支流6c在分支部相对于主流6b的方向向后侧以120度以上的角度θ分支。
另外，在主流6b与支流6c所成的角度θ超过150度并且为180度以下的情况下，支流6c在分支部会相对于主流6b的方向向后侧以接近180度的角度θ分支。在这种构成中，支流6c的流路阻力会增大。因此，无法减少风扇的数量，并且装置模块会大型化。因此，难以通过1个风扇(或者2个小型风扇)吸气来产生主流6b和支流6c。因此，为了减少支流6c的流路阻力，优选主流6b与支流6c所成的角度θ为150度以下。即，优选在将主流6b的方向的前侧设为风扇侧时，支流6c在分支部相对于主流6b的方向向后侧以150度以下的角度θ分支。
根据以上记载，优选主流路5b中的气流的方向(主流6b的方向)与支流路5c中的气流的方向(支流6c)所成的角度θ为120度以上150度以下的范围。
另外，本实用新型的实施方式8的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式1～7中的任一个中优选具备控制上述流体驱动部(风扇4、4A)的驱动输出的驱动控制部43，利用驱动控制部43来改变上述流体驱动部(风扇4、4A)的驱动输出。
在此，微粒测定装置中的微粒的分粒能按照“在分支部分粒时的颗粒的速度”而改变微粒的分级范围(可分粒的微粒径的范围)。在如专利文献1的装置那样有2个驱动源的情况下，“在分支部分粒时的颗粒的速度”由2个驱动源的抽吸力的合计决定。因此，为了改变微粒的分级范围而变更颗粒的速度时，需要分别变更2个驱动源的抽吸力来使抽吸力的合计成为期待的抽吸量。
另一方面，根据上述构成，具备1个风扇4、4A作为驱动源，利用驱动控制部43来改变风扇4、4A的驱动输出(抽吸力)，因此能比专利文献1的装置简便地变更“在分支部分粒时的颗粒的速度”。
另外，本实用新型的实施方式9的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式1～8中的任一个中优选在支流路5c的与气流方向(支流6c的方向)垂直的截面形状中，分支部A处的支流路5c所包围的面积(流路截面积S)大于分支部A以外的任意位置处的支流路5c所包围的面积中最小的最小面积。
更具体地说，本实用新型的实施方式10的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式9中构成为在支流路5c的与气流方向(支流6c的方向)垂直的截面形状中，分支部A处的支流路5c所包围的面积(流路截面积S)大于上述最小面积的2倍的面积。
在此，在微粒测定装置10、10A、10B中，原理是利用惯性按照颗粒的大小对粗大颗粒7a和微小颗粒7b进行分粒。因此，为了提高粗大颗粒7a和微小颗粒7b的分粒精度，使导入流路5a的分支部A紧前处的气流6a的流速最大，分支为主流6b和支流6c后各自的流速急剧降低很重要。根据上述构成，在支流路5c的与气流方向(支流6c的方向)垂直的截面形状中，分支部A处的支流路5c所包围的面积(流路截面积S)大于分支部A以外的任意位置处的支流路5c所包围的面积中最小的最小面积，因此能使向支流6c的分支紧后的流速急剧降低，提高粗大颗粒7a和微小颗粒7b的分粒精度。而且，能在支流路5c获取更多的微小颗粒7b。
本实用新型的实施方式11的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式9或者10中优选在支流路5c的与气流方向(支流6c的方向)垂直的截面形状中，分支部A处的支流路5c所包围的面积(流路截面积S)大于测定部(传感器1)的气体的入口B所包围的面积(流路截面积Sb)的2倍的面积。
而且，本实用新型的实施方式12的微粒测定装置10、10A、10B是在上述实施方式9～11中的任一个中优选在支流路5c的与气流方向(支流6c的方向)垂直的截面形状中，分支部A处的支流路5c所包围的面积(流路截面积S)大于测定部(传感器1)的气体的出口C所包围的面积(流路截面积Sc)的2倍的面积。
由此，能使通过传感器1的支流6c的流束的宽度变小。因此，能利用更窄的流束的支流6c使微小颗粒7b通过传感器1。因此，例如，在传感器1利用光散射法测定微小颗粒7b的情况下，对微小颗粒7b更集中的状态下的支流6c照射光，能高精度地测定微小颗粒7b的量。
本实用新型不限于上述各实施方式，能在权利要求所示的范围中进行各种变更，在不同的实施方式中分别适当地组合已公开的技术手段而得到的实施方式也包含于本实用新型的技术的范围。而且，能通过对各实施方式分别组合已公开的技术手段来形成新的技术特征。
工业上的可利用性
本实用新型能将在大气中浮游的微粒分离，测定分离出的微粒的量，能用于微粒测定装置、微粒传感器。

Claims (14)

1.一种微粒测定装置，其特征在于，具备：
导入流路，其从外部导入气体；
主流路和支流路，它们在导入流路的与外部相反的一侧的末端处的分支部分支；
1个流体驱动部，其产生从上述导入流路通过上述分支部朝向上述主流路和上述支流路各自的作为与上述分支部相反的一侧的末端的出口的气流；以及
测定部，其设于上述支流路的中途，测定气体中的微粒，
在上述分支部，上述主流路向与上述导入流路中的气流方向相同的方向延伸，上述支流路向与上述导入流路中的气流方向相反的方向延伸，
上述导入流路、上述主流路和上述流体驱动部按相同方向排列设置。
2.根据权利要求1所述的微粒测定装置，其特征在于，
上述支流路的流路长度比上述主流路的流路长度长。
3.根据权利要求1所述的微粒测定装置，其特征在于，
上述测定部配置于上述分支部的与上述流体驱动部相反的一侧，
上述支流路从上述分支部处的入口向上述分支部的与上述流体驱动部相反的一侧延伸，通过上述测定部而迂回，从上述测定部进一步向上述分支部的位于与上述流体驱动部同一侧的出口延伸。
4.根据权利要求2所述的微粒测定装置，其特征在于，
上述测定部配置于上述分支部的与上述流体驱动部相反的一侧，
上述支流路从上述分支部处的入口向上述分支部的与上述流体驱动部相反的一侧延伸，通过上述测定部而迂回，从上述测定部进一步向上述分支部的位于与上述流体驱动部同一侧的出口延伸。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的微粒测定装置，其特征在于，
上述支流路的所有部分设于比上述导入流路的作为外部一侧 的末端的气体导入口靠近上述流体驱动部的位置。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的微粒测定装置，其特征在于，
上述分支部处的上述支流路的入口的位置设在比上述测定部的气体的入口的位置靠重力方向的下侧。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的微粒测定装置，其特征在于，
上述导入流路的作为外部一侧的末端的气体导入口处的气体的导入方向与利用上述流体驱动部向外部排出的气体的排出方向是相同的。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的微粒测定装置，其特征在于，
在上述分支部，上述主流路中的气流的方向与上述支流路中的气流的方向所成的角度为120度以上、150度以下的范围。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的微粒测定装置，其特征在于，
具备控制上述流体驱动部的驱动输出的驱动控制部，
利用上述驱动控制部来改变上述流体驱动部的驱动输出。
10.根据权利要求1所述的微粒测定装置，其特征在于，
在上述支流路的与气流方向垂直的截面形状中，上述分支部处的支流路所包围的面积大于上述分支部以外的任意位置处的支流路所包围的面积中最小的最小面积。
11.根据权利要求10所述的微粒测定装置，其特征在于，
在上述支流路的与气流方向垂直的截面形状中，上述分支部处的支流路所包围的面积大于上述最小面积的2倍的面积。
12.根据权利要求10所述的微粒测定装置，其特征在于，
在上述支流路的与气流方向垂直的截面形状中，上述分支部处的支流路所包围的面积大于上述测定部的气体的入口所包围的面积的2倍的面积。
13.根据权利要求11所述的微粒测定装置，其特征在于，
在上述支流路的与气流方向垂直的截面形状中，上述分支部处的支流路所包围的面积大于上述测定部的气体的入口所包围的面积的2倍的面积。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的微粒测定装置，其特征在于，
在上述支流路的与气流方向垂直的截面形状中，上述分支部处的支流路所包围的面积大于上述测定部的气体的出口所包围的面积的2倍的面积。
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