JP2001239181A - 微粒子分級装置及びその方法 - Google Patents
微粒子分級装置及びその方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】粒子状汚染成分そのものの評価を可能とするた
め、試料ガス中のガス状汚染成分をできる限り排除し、
評価の対象となる粒子状汚染成分が所望の雰囲気中に浮
遊している状態を形成する。 【解決手段】分取される微粒子の雰囲気とすべきガス
（媒体ガス）の流れを形成すると共に、この流れを横断
する方向の静電場を形成する。微粒子を含む試料ガス
を、粒子荷電装置を介した後、エアロゾル流導入スリッ
トから媒体ガスの流れに沿って流通路内に導入する。静
電気力を受け、媒体ガスの流れを横断した特定の微流子
を、単分散エアロゾル流導出スリットから媒体ガスと共
に導出する。
め、試料ガス中のガス状汚染成分をできる限り排除し、
評価の対象となる粒子状汚染成分が所望の雰囲気中に浮
遊している状態を形成する。 【解決手段】分取される微粒子の雰囲気とすべきガス
（媒体ガス）の流れを形成すると共に、この流れを横断
する方向の静電場を形成する。微粒子を含む試料ガス
を、粒子荷電装置を介した後、エアロゾル流導入スリッ
トから媒体ガスの流れに沿って流通路内に導入する。静
電気力を受け、媒体ガスの流れを横断した特定の微流子
を、単分散エアロゾル流導出スリットから媒体ガスと共
に導出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料ガスに含まれ
る微粒子を荷電して分級する微粒子分級装置に関し、よ
り詳細には、分級後に特定の微粒子をより正確かつ効率
よく評価できるようにするための、微粒子の分級技術に
関する。
る微粒子を荷電して分級する微粒子分級装置に関し、よ
り詳細には、分級後に特定の微粒子をより正確かつ効率
よく評価できるようにするための、微粒子の分級技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関或いはゴミ焼却場等における燃
焼後の排出ガスに含まれる汚染物質は、ガス状の成分
と、液体を含む粒子状の成分とからなる複合物質であ
る。これらガス状汚染成分及び粒子状汚染成分の生態へ
与える影響の寄与度は、一般に異なる。また、粒子状汚
染成分は、その大きさに応じて、生体内における沈着部
位、沈着量、及びその後の影響が異なる。加えて、これ
らの汚染成分は、発生直後において相互に作用し、状態
が安定していない。
焼後の排出ガスに含まれる汚染物質は、ガス状の成分
と、液体を含む粒子状の成分とからなる複合物質であ
る。これらガス状汚染成分及び粒子状汚染成分の生態へ
与える影響の寄与度は、一般に異なる。また、粒子状汚
染成分は、その大きさに応じて、生体内における沈着部
位、沈着量、及びその後の影響が異なる。加えて、これ
らの汚染成分は、発生直後において相互に作用し、状態
が安定していない。
【０００３】近年、大気汚染に関する規制値を決定する
ための必要から、粒子状汚染成分そのものによる生態へ
の影響の解明が望まれているが、これには、上記の理由
により、排出ガス中からガス状汚染成分を排除し、粒子
状汚染成分をその大きさ毎に分別し、特定の大きさの粒
子状汚染成分につきそのもの自体を評価し、分析する必
要がある。
ための必要から、粒子状汚染成分そのものによる生態へ
の影響の解明が望まれているが、これには、上記の理由
により、排出ガス中からガス状汚染成分を排除し、粒子
状汚染成分をその大きさ毎に分別し、特定の大きさの粒
子状汚染成分につきそのもの自体を評価し、分析する必
要がある。
【０００４】排出ガス中のガス状汚染成分の排除のため
に適用されるものとして、デニューダという装置が公知
である（坂本和彦；「ガス・粒子の同時分別測定」、産
業公害、22, 174-181, 1986 参照) 。この装置は、大気
汚染物質中の酸性ガスや塩基性ガスを吸着捕集して、排
除することができる。
に適用されるものとして、デニューダという装置が公知
である（坂本和彦；「ガス・粒子の同時分別測定」、産
業公害、22, 174-181, 1986 参照) 。この装置は、大気
汚染物質中の酸性ガスや塩基性ガスを吸着捕集して、排
除することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このものでは、吸着層
が流れに対して平行に配置されているため、粒子状汚染
成分は捕集されにくく、その大部分が通過すると考えら
れる。しかしながら、ガス状汚染成分は、そのすべてに
ついて処理が施されるわけではない。このため、デニュ
ーダ通過後の試料ガスを分析しても、粒子状汚染成分そ
のものを満足に評価することはできない。
が流れに対して平行に配置されているため、粒子状汚染
成分は捕集されにくく、その大部分が通過すると考えら
れる。しかしながら、ガス状汚染成分は、そのすべてに
ついて処理が施されるわけではない。このため、デニュ
ーダ通過後の試料ガスを分析しても、粒子状汚染成分そ
のものを満足に評価することはできない。
【０００６】また、仮に試料ガス中のガス状汚染成分が
充分に排除されたとしても、粒子状汚染成分を分析する
には、その後の試料ガスを分級器を通過させた後、分析
器に導入するに当たり、適切な媒体ガスを別途注入する
必要がある。具体的にいうと、このための分析器として
誘導結合高周波プラズマ質量分析計等の化学分析装置を
用いる場合には、分級器通過後の粒子状汚染成分は試料
ガス中に浮遊している状態であるので、前記媒体ガスと
してアルゴンガス等の不活性ガスを注入する必要があ
り、作業が面倒となる。また、注入された媒体ガスは試
料ガスと混合し、稀釈されるため、分析器の測定精度を
確保する必要から試料ガスの導入量が制限され、作業効
率が低くなる。
充分に排除されたとしても、粒子状汚染成分を分析する
には、その後の試料ガスを分級器を通過させた後、分析
器に導入するに当たり、適切な媒体ガスを別途注入する
必要がある。具体的にいうと、このための分析器として
誘導結合高周波プラズマ質量分析計等の化学分析装置を
用いる場合には、分級器通過後の粒子状汚染成分は試料
ガス中に浮遊している状態であるので、前記媒体ガスと
してアルゴンガス等の不活性ガスを注入する必要があ
り、作業が面倒となる。また、注入された媒体ガスは試
料ガスと混合し、稀釈されるため、分析器の測定精度を
確保する必要から試料ガスの導入量が制限され、作業効
率が低くなる。
【０００７】このような実情に鑑み、本発明は、粒子状
汚染成分そのものをより正確かつ効率的に評価するた
め、試料ガス中のガス状汚染成分を充分に排除し、評価
の対象となる粒子状汚染成分が所望の雰囲気中に浮遊し
ている状態を形成することができる微粒子分級装置を提
供することを目的とする。
汚染成分そのものをより正確かつ効率的に評価するた
め、試料ガス中のガス状汚染成分を充分に排除し、評価
の対象となる粒子状汚染成分が所望の雰囲気中に浮遊し
ている状態を形成することができる微粒子分級装置を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
微粒子分級装置は、請求項１記載のように、試料ガスに
含まれる微粒子を荷電して分級する微粒子分級装置であ
って、前記試料ガスとは異なる媒体ガスの流れを導入す
る媒体ガス流導入手段と、前記媒体ガスの流れを横断す
る方向の静電場を形成する静電場形成手段と、試料ガス
に含まれる微粒子を荷電する微粒子荷電手段と、前記微
粒子が荷電された試料ガスを、前記媒体ガスの流れと共
に前記静電場内に導入する試料ガス導入手段と、前記媒
体ガスに接して設けられ、静電気力を受けて媒体ガスの
流れを横断する方向に移動した特定粒径の微粒子を、前
記媒体ガスと共に導出する特定微粒子導出手段と、を含
んで構成される。
微粒子分級装置は、請求項１記載のように、試料ガスに
含まれる微粒子を荷電して分級する微粒子分級装置であ
って、前記試料ガスとは異なる媒体ガスの流れを導入す
る媒体ガス流導入手段と、前記媒体ガスの流れを横断す
る方向の静電場を形成する静電場形成手段と、試料ガス
に含まれる微粒子を荷電する微粒子荷電手段と、前記微
粒子が荷電された試料ガスを、前記媒体ガスの流れと共
に前記静電場内に導入する試料ガス導入手段と、前記媒
体ガスに接して設けられ、静電気力を受けて媒体ガスの
流れを横断する方向に移動した特定粒径の微粒子を、前
記媒体ガスと共に導出する特定微粒子導出手段と、を含
んで構成される。
【０００９】かかる構成によれば、静電場内に導入され
た試料ガスとこれに含まれる微粒子とは、それぞれ媒体
ガスの流れと共に下流へ進行するが、これと同時に、微
粒子は、その粒径に応じた移動速度で媒体ガスの流れを
横断し、特定の粒径のものが媒体ガスと共に導出され
る。
た試料ガスとこれに含まれる微粒子とは、それぞれ媒体
ガスの流れと共に下流へ進行するが、これと同時に、微
粒子は、その粒径に応じた移動速度で媒体ガスの流れを
横断し、特定の粒径のものが媒体ガスと共に導出され
る。
【００１０】すなわち、本微粒子分級装置に導入された
試料ガスに含まれる微粒子は、試料ガスのうち拡散して
混在するものあるが、その雰囲気が試料ガスとは異なる
媒体ガスで可及的に置換され、この媒体ガス中に浮遊し
ている状態で、粒径に応じて分取される。
試料ガスに含まれる微粒子は、試料ガスのうち拡散して
混在するものあるが、その雰囲気が試料ガスとは異なる
媒体ガスで可及的に置換され、この媒体ガス中に浮遊し
ている状態で、粒径に応じて分取される。
【００１１】また、請求項２に係る発明は、前記試料ガ
スがガス状汚染成分を含むことを特徴とする。かかる構
成によれば、特定の微粒子の雰囲気が上記のように媒体
ガスで置換されることに伴い、ガス状汚染成分も、媒体
ガスで同様にして置換される。従って、前記特定の微粒
子は、ガス状汚染成分が可及的に排除された状態で分取
されることとなる。
スがガス状汚染成分を含むことを特徴とする。かかる構
成によれば、特定の微粒子の雰囲気が上記のように媒体
ガスで置換されることに伴い、ガス状汚染成分も、媒体
ガスで同様にして置換される。従って、前記特定の微粒
子は、ガス状汚染成分が可及的に排除された状態で分取
されることとなる。
【００１２】前記媒体ガス流導入手段は、請求項３記載
のように、前記媒体ガスの流れを直進する流通路に導入
するのが好ましい。前記媒体ガス流導入手段は、請求項
４記載のように、前記媒体ガスを流通路に一様に導入す
るのが好ましい。
のように、前記媒体ガスの流れを直進する流通路に導入
するのが好ましい。前記媒体ガス流導入手段は、請求項
４記載のように、前記媒体ガスを流通路に一様に導入す
るのが好ましい。
【００１３】請求項５に係る発明は、雰囲気中に浮遊し
ている微粒子を分析可能な浮遊微粒子分析手段を備える
微粒子分析装置に適用される微粒子分級装置であって、
前記媒体ガスが、前記浮遊微粒子手段において用いる媒
体ガスであり、前記浮遊微粒子分析手段が、前記特定微
粒子導出手段によって導出された微粒子を分析すること
を特徴とする。
ている微粒子を分析可能な浮遊微粒子分析手段を備える
微粒子分析装置に適用される微粒子分級装置であって、
前記媒体ガスが、前記浮遊微粒子手段において用いる媒
体ガスであり、前記浮遊微粒子分析手段が、前記特定微
粒子導出手段によって導出された微粒子を分析すること
を特徴とする。
【００１４】かかる構成によれば、導入された試料ガス
に含まれる特定の微粒子は、拡散して混在する試料ガス
もあるが、その雰囲気が可及的に置換され、前記浮遊微
粒子手段において用いる媒体ガス中に浮遊している状態
で、粒径に応じて分取される。
に含まれる特定の微粒子は、拡散して混在する試料ガス
もあるが、その雰囲気が可及的に置換され、前記浮遊微
粒子手段において用いる媒体ガス中に浮遊している状態
で、粒径に応じて分取される。
【００１５】請求項５に係る発明は、分取される微粒子
が炭素を含み、前記媒体ガスが酸素ガスであり、前記浮
遊微粒子分析手段が炭酸ガス濃度を測定することを特徴
とする。すなわち、分析対象である微粒子が炭素や有機
物である場合には、その雰囲気を酸素ガスで置換し、酸
化反応により生成された炭酸ガスの濃度を検出して前記
微粒子を分析するのである。
が炭素を含み、前記媒体ガスが酸素ガスであり、前記浮
遊微粒子分析手段が炭酸ガス濃度を測定することを特徴
とする。すなわち、分析対象である微粒子が炭素や有機
物である場合には、その雰囲気を酸素ガスで置換し、酸
化反応により生成された炭酸ガスの濃度を検出して前記
微粒子を分析するのである。
【００１６】請求項６に係る発明は、前記媒体ガスが不
活性ガスであることを特徴とし、特に、請求項７記載の
ように、記浮遊微粒子分析手段が、ガスクロマトグラフ
質量分析法（Gas Chromatography Mass Spectroscopy；
以下、ＧＣ−ＭＳ）により、前記導出された微粒子を分
析するのが好ましい。
活性ガスであることを特徴とし、特に、請求項７記載の
ように、記浮遊微粒子分析手段が、ガスクロマトグラフ
質量分析法（Gas Chromatography Mass Spectroscopy；
以下、ＧＣ−ＭＳ）により、前記導出された微粒子を分
析するのが好ましい。
【００１７】請求項８に係る発明は、前記媒体ガスがア
ルゴンガスであることを特徴とし、特に、前記浮遊微粒
子分析手段が、誘導結合形プラズマ分析法（Inductivel
y Coupled Plasma Emissi-on Spectrochemical Analysi
s ；以下、ＩＣＰ）により、前記導出された微粒子を分
析するのが好ましい。
ルゴンガスであることを特徴とし、特に、前記浮遊微粒
子分析手段が、誘導結合形プラズマ分析法（Inductivel
y Coupled Plasma Emissi-on Spectrochemical Analysi
s ；以下、ＩＣＰ）により、前記導出された微粒子を分
析するのが好ましい。
【００１８】本発明に係る微粒子分級方法は、請求項９
記載のように、試料ガスに含まれる微粒子を荷電して分
級する方法であって、前記試料ガスとは異なる媒体ガス
の流れを導入し、前記微粒子が荷電された試料ガスを、
前記媒体ガスの流れを横断する方向に形成された静電場
内に、前記媒体ガスの流れと共に導入し、静電気力を受
けて媒体ガスの流れを横断する方向に移動した特定粒径
の微粒子を、前記媒体ガスと共に導出することを特徴と
する。
記載のように、試料ガスに含まれる微粒子を荷電して分
級する方法であって、前記試料ガスとは異なる媒体ガス
の流れを導入し、前記微粒子が荷電された試料ガスを、
前記媒体ガスの流れを横断する方向に形成された静電場
内に、前記媒体ガスの流れと共に導入し、静電気力を受
けて媒体ガスの流れを横断する方向に移動した特定粒径
の微粒子を、前記媒体ガスと共に導出することを特徴と
する。
【００１９】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、試料ガス
に含まれる特定の微粒子を、その雰囲気を可及的に置換
した状態で分取することができるため、特に、請求項２
に係る発明のように前記試料ガスがガス状汚染成分を含
む場合には、このガス状汚染成分を可及的に排除した状
態で分取することができるため、微粒子そのものの正確
な評価が可能となる。
に含まれる特定の微粒子を、その雰囲気を可及的に置換
した状態で分取することができるため、特に、請求項２
に係る発明のように前記試料ガスがガス状汚染成分を含
む場合には、このガス状汚染成分を可及的に排除した状
態で分取することができるため、微粒子そのものの正確
な評価が可能となる。
【００２０】また、このように特定の微粒子の雰囲気
が、分級と同時に、所望の媒体ガスで置換されることに
より、分級後に使用目的に応じた特別なガスを別途注入
する必要がなく、作業の効率化を図ることができる。
が、分級と同時に、所望の媒体ガスで置換されることに
より、分級後に使用目的に応じた特別なガスを別途注入
する必要がなく、作業の効率化を図ることができる。
【００２１】請求項３に係る発明によれば、静電気力の
みによる分級が可能となるため、操作が容易となる。請
求項４に係る発明によれば、ガス置換率の向上を図るこ
とができる。
みによる分級が可能となるため、操作が容易となる。請
求項４に係る発明によれば、ガス置換率の向上を図るこ
とができる。
【００２２】請求項５に係る発明によれば、微粒子の分
析前に、特別なガス（例えば、アルゴンガス）を別途注
入する必要がないため、分析装置としての構成を単純化
し、分析作業を効率化することができる。
析前に、特別なガス（例えば、アルゴンガス）を別途注
入する必要がないため、分析装置としての構成を単純化
し、分析作業を効率化することができる。
【００２３】請求項６に係る発明によれば、炭素を含む
微粒子を容易に分析することができる。請求項７に係る
発明によれば、分析対象である微粒子の雰囲気が不活性
ガスで置換されることにより、特に、請求項８に係る発
明のように、前記微粒子がガスクロマトグラフに不活性
ガス中に浮遊している状態で導入されることにより、検
出時の測定精度が向上する。
微粒子を容易に分析することができる。請求項７に係る
発明によれば、分析対象である微粒子の雰囲気が不活性
ガスで置換されることにより、特に、請求項８に係る発
明のように、前記微粒子がガスクロマトグラフに不活性
ガス中に浮遊している状態で導入されることにより、検
出時の測定精度が向上する。
【００２４】請求項９に係る発明によれば、分析対象で
ある微粒子が、アルゴンガス中に浮遊している状態で高
周波電磁場に導入されるため、プラズマの発生感度が向
上し、分析効率が向上する。
ある微粒子が、アルゴンガス中に浮遊している状態で高
周波電磁場に導入されるため、プラズマの発生感度が向
上し、分析効率が向上する。
【００２５】請求項１０に係る発明によれば、特定の大
きさの微粒子のみが所望の媒体ガス中に浮遊している状
態を、容易に形成することができる。
きさの微粒子のみが所望の媒体ガス中に浮遊している状
態を、容易に形成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。図１に、本発明の一実施形態
に係る微粒子分級装置の構成を概略示す。このように、
本微粒子分級装置は、雰囲気中の微粒子を平衡荷電状態
にする粒子荷電装置、荷電された微粒子をその大きさ
（粒径）に応じて分級する微分型電気移動度分級器（Di
fferential Mobility Analyzer；以下、ＤＭＡ）、ＤＭ
Ａに使用目的に応じた媒体ガスを供給するガス供給装
置、及び図示しない複数の流量計を含んで構成される。
図面を参照して説明する。図１に、本発明の一実施形態
に係る微粒子分級装置の構成を概略示す。このように、
本微粒子分級装置は、雰囲気中の微粒子を平衡荷電状態
にする粒子荷電装置、荷電された微粒子をその大きさ
（粒径）に応じて分級する微分型電気移動度分級器（Di
fferential Mobility Analyzer；以下、ＤＭＡ）、ＤＭ
Ａに使用目的に応じた媒体ガスを供給するガス供給装
置、及び図示しない複数の流量計を含んで構成される。
【００２７】ここにいう使用目的とは、分級後の特定粒
径の微粒子についての使用目的であり、具体的には、動
物への吸引実験、又は前記微粒子の成分分析等である。
前者の場合には、前記媒体ガスとして、酸素ガス或いは
窒素ガス等が選択される。また、後者の場合には、ＧＣ
−ＭＳにおける移動相としての不活性ガス（例えば、窒
素ガス或いはヘリウムガス）や、ＩＣＰにおけるキャリ
アガスとしてのアルゴンガス等が選択され、前記微粒子
が炭素を含む場合には、前記媒体ガスを酸素ガスとし、
分級後に炭酸ガス濃度を測定する技術を適用してもよ
い。
径の微粒子についての使用目的であり、具体的には、動
物への吸引実験、又は前記微粒子の成分分析等である。
前者の場合には、前記媒体ガスとして、酸素ガス或いは
窒素ガス等が選択される。また、後者の場合には、ＧＣ
−ＭＳにおける移動相としての不活性ガス（例えば、窒
素ガス或いはヘリウムガス）や、ＩＣＰにおけるキャリ
アガスとしてのアルゴンガス等が選択され、前記微粒子
が炭素を含む場合には、前記媒体ガスを酸素ガスとし、
分級後に炭酸ガス濃度を測定する技術を適用してもよ
い。
【００２８】粒子荷電装置は、コロナ放電や放射性同位
元素を用いたイオン源の中で微粒子に荷電を与えるもの
であり、本微粒子分級装置では、放射性同位元素 241Ａ
ｍ（アメリシウム同位体）から発出されるα線によって
電離したイオン雰囲気中にエアロゾルを通過させ、これ
に含まれる粒子を荷電するタイプものが使用される。
元素を用いたイオン源の中で微粒子に荷電を与えるもの
であり、本微粒子分級装置では、放射性同位元素 241Ａ
ｍ（アメリシウム同位体）から発出されるα線によって
電離したイオン雰囲気中にエアロゾルを通過させ、これ
に含まれる粒子を荷電するタイプものが使用される。
【００２９】ＤＭＡは、二重円筒型のものであり、詳細
には、図２に示す構造を有する（以下、図２を参照す
る）。なお、図２では、エアロゾル流がＤＭＡ内の流通
路に導入されるエアロゾル流導入スリット（以下、導入
スリット）１を含む上部部分ＤＭＡ１を（ａ）に示し、
また、特定粒径の微粒子が前記流通路から導出される単
分散エアロゾル流導出スリット（以下、導出スリット）
２を含む下部部分ＤＭＡ２を（ｂ）に示す。
には、図２に示す構造を有する（以下、図２を参照す
る）。なお、図２では、エアロゾル流がＤＭＡ内の流通
路に導入されるエアロゾル流導入スリット（以下、導入
スリット）１を含む上部部分ＤＭＡ１を（ａ）に示し、
また、特定粒径の微粒子が前記流通路から導出される単
分散エアロゾル流導出スリット（以下、導出スリット）
２を含む下部部分ＤＭＡ２を（ｂ）に示す。
【００３０】上記の二重円筒は、所定のロッド径φｒ
（例えば、φｒ＝３０[mm]）の内筒３と、内筒３と同心
に配置され、所定の内径φｉ（例えば、φｉ＝５０[m
m]）の外筒４とによって構成される。そして、これら内
外両筒に囲まれた空間に流通路が形成されるとともに、
内筒３には、端子５を介して図示しない高電圧源（直流
電圧）が接続され、所定の有効長さ（例えば、４００[m
m]）の電極がこの流通路に面して形成される。
（例えば、φｒ＝３０[mm]）の内筒３と、内筒３と同心
に配置され、所定の内径φｉ（例えば、φｉ＝５０[m
m]）の外筒４とによって構成される。そして、これら内
外両筒に囲まれた空間に流通路が形成されるとともに、
内筒３には、端子５を介して図示しない高電圧源（直流
電圧）が接続され、所定の有効長さ（例えば、４００[m
m]）の電極がこの流通路に面して形成される。
【００３１】なお、上部部分ＤＭＡ１において、図中の
符号６は、ガス供給装置からのガスが流通する配管と連
結されるフランジであり、フランジ６を介したガスが、
複数の孔７から流通路内に供給される。また、符号８
は、粒子荷電装置を介した試料ガスが流通する配管と連
結されるフランジであり、フランジ７を介した試料ガス
は、先端部がノズル状に形成された環状通路９を通過し
て導入スリット１から外筒４の内面に沿って流通路内に
供給される。
符号６は、ガス供給装置からのガスが流通する配管と連
結されるフランジであり、フランジ６を介したガスが、
複数の孔７から流通路内に供給される。また、符号８
は、粒子荷電装置を介した試料ガスが流通する配管と連
結されるフランジであり、フランジ７を介した試料ガス
は、先端部がノズル状に形成された環状通路９を通過し
て導入スリット１から外筒４の内面に沿って流通路内に
供給される。
【００３２】一方、下部部分ＤＭＡ２において、符号１
０は、導出スリット２を通過したエアロゾルを外部装置
（例えば、分析器）に輸送する配管と連結されるフラン
ジであり、フランジ１０を介したエアロゾルは、その後
所望の使用目的に提供される。また、符号１１は、導出
スリット２を介するエアロゾル以外の残部ガス（一部の
微粒子を含む）を送出する配管が連結されるフランジで
あり、フランジ１１を介した残部ガスは、廃棄される
か、又は図示しないフィルタを介してフランジ６から再
び流通路内に循環される。
０は、導出スリット２を通過したエアロゾルを外部装置
（例えば、分析器）に輸送する配管と連結されるフラン
ジであり、フランジ１０を介したエアロゾルは、その後
所望の使用目的に提供される。また、符号１１は、導出
スリット２を介するエアロゾル以外の残部ガス（一部の
微粒子を含む）を送出する配管が連結されるフランジで
あり、フランジ１１を介した残部ガスは、廃棄される
か、又は図示しないフィルタを介してフランジ６から再
び流通路内に循環される。
【００３３】ここに、ガス供給装置、フランジ６及び孔
７が媒体ガス流導入手段を構成し、内筒３、外筒４及び
端子５（及び図示しない高電圧源）が静電場形成手段を
構成し、粒子荷電装置が微粒子荷電手段を構成し、導入
スリット１、フランジ８及び環状通路９が試料ガス導入
手段を構成し、導出スリット２が特定微粒子導出手段を
構成する。また、外部装置として本ＤＭＡに接続される
分析器（例えば、誘導結合高周波プラズマ質量分析計）
が浮遊微粒子分析手段を構成する。
７が媒体ガス流導入手段を構成し、内筒３、外筒４及び
端子５（及び図示しない高電圧源）が静電場形成手段を
構成し、粒子荷電装置が微粒子荷電手段を構成し、導入
スリット１、フランジ８及び環状通路９が試料ガス導入
手段を構成し、導出スリット２が特定微粒子導出手段を
構成する。また、外部装置として本ＤＭＡに接続される
分析器（例えば、誘導結合高周波プラズマ質量分析計）
が浮遊微粒子分析手段を構成する。
【００３４】このような構造のＤＭＡによれば、端子５
に印加される直流電圧を設定して、試料ガスから０．０
１〜１ [μm]程度の特定の微粒子を分取すると共に、そ
の雰囲気を使用目的に応じた所望のガス（媒体ガス）に
変換することができる。これは、次の理由による。
に印加される直流電圧を設定して、試料ガスから０．０
１〜１ [μm]程度の特定の微粒子を分取すると共に、そ
の雰囲気を使用目的に応じた所望のガス（媒体ガス）に
変換することができる。これは、次の理由による。
【００３５】図３に示すように、多様な粒径の微粒子を
含む試料ガスが流通路に導入されると、各微粒子は、電
極によって形成された静電場において、各粒径に応じた
移動速度（電気移動度）で電界方向、即ち、内筒方向に
移動する。同時に、各微粒子は、媒体ガスの流れからも
力を受け、軸方向下流へ向かって移動するので、導出ス
リット２からは、移動速度が同じ微粒子、即ち、粒径が
同じ微粒子のみが分取される。一方、試料ガスは、拡散
して内筒方向へ移動するものも中には存在するが、その
殆どはそのまま下流へ流れ、フランジ１１を介してＤＭ
Ａ外部へ排出される。
含む試料ガスが流通路に導入されると、各微粒子は、電
極によって形成された静電場において、各粒径に応じた
移動速度（電気移動度）で電界方向、即ち、内筒方向に
移動する。同時に、各微粒子は、媒体ガスの流れからも
力を受け、軸方向下流へ向かって移動するので、導出ス
リット２からは、移動速度が同じ微粒子、即ち、粒径が
同じ微粒子のみが分取される。一方、試料ガスは、拡散
して内筒方向へ移動するものも中には存在するが、その
殆どはそのまま下流へ流れ、フランジ１１を介してＤＭ
Ａ外部へ排出される。
【００３６】このため、導出スリット２で分取された微
粒子の雰囲気は、流通路に導入される前のものとは大部
分において異なるものとなり、導出スリット２からは、
特定粒径の微粒子を、媒体ガス中に浮遊している状態で
得ることができる。このことは、微粒子の分級と同時
に、所望のガスへの雰囲気の置換が行われたことを意味
する。
粒子の雰囲気は、流通路に導入される前のものとは大部
分において異なるものとなり、導出スリット２からは、
特定粒径の微粒子を、媒体ガス中に浮遊している状態で
得ることができる。このことは、微粒子の分級と同時
に、所望のガスへの雰囲気の置換が行われたことを意味
する。
【００３７】しかし、上記したように、試料ガスの拡散
による導出スリット２への進入を完全に回避すること
は、困難である。本ＤＭＡでは、微粒子を含む試料ガス
と媒体ガスとの供給量の比は、６：１００乃至１０：１
００程度であり、これらが完全に混合した場合を想定す
ると、流通路に導入された試料ガスのうち５．６〜９．
１％が導出スリットに進入することになる。
による導出スリット２への進入を完全に回避すること
は、困難である。本ＤＭＡでは、微粒子を含む試料ガス
と媒体ガスとの供給量の比は、６：１００乃至１０：１
００程度であり、これらが完全に混合した場合を想定す
ると、流通路に導入された試料ガスのうち５．６〜９．
１％が導出スリットに進入することになる。
【００３８】そこで、上記のＤＭＡによる分級後、同一
の構造及び印加電圧のＤＭＡを更に配設し、２段のＤＭ
Ａによる分級を行う（以下、図４を参照する）。この場
合には、試料ガスのうち２段目のＤＭＡをも通過するも
のは、一段目の流通路導入前の０．３２（＝ 0.056×0.
056 ）〜０．８３（＝ 0.091×0.091 ）％にまで低下す
る。一方、１段目のＤＭＡで既に分級された微粒子は、
２段目のＤＭＡを通過しても、その濃度が原理的には１
段目通過時の濃度の２／３に低下するだけである。
の構造及び印加電圧のＤＭＡを更に配設し、２段のＤＭ
Ａによる分級を行う（以下、図４を参照する）。この場
合には、試料ガスのうち２段目のＤＭＡをも通過するも
のは、一段目の流通路導入前の０．３２（＝ 0.056×0.
056 ）〜０．８３（＝ 0.091×0.091 ）％にまで低下す
る。一方、１段目のＤＭＡで既に分級された微粒子は、
２段目のＤＭＡを通過しても、その濃度が原理的には１
段目通過時の濃度の２／３に低下するだけである。
【００３９】このように、ＤＭＡのタンデム運転（２段
運転）によれば、ガス置換率の向上と比較して分取すべ
き微粒子の損失が少なく、１段運転よりも良好なガス置
換が可能となる。
運転）によれば、ガス置換率の向上と比較して分取すべ
き微粒子の損失が少なく、１段運転よりも良好なガス置
換が可能となる。
【００４０】なお、本ＤＭＡでは、媒体ガスは、流通路
に一様に供給されるが、本発明はこれに限らず、媒体ガ
スの流れを流通路内で偏在させてもよい。例えば、流通
路のうち導出スリット２を含む一側に媒体ガスの流れを
導入し、他側には、別のガス（試料ガスと同一のガスを
含む）の流れを導入してもよい。
に一様に供給されるが、本発明はこれに限らず、媒体ガ
スの流れを流通路内で偏在させてもよい。例えば、流通
路のうち導出スリット２を含む一側に媒体ガスの流れを
導入し、他側には、別のガス（試料ガスと同一のガスを
含む）の流れを導入してもよい。
【００４１】次に、本ＤＭＡのガス置換率及び微粒子分
級性能について、さらに説明する。まず、前者につい
て、図５を参照して説明する。ここでは、端子５に直流
電圧を印加しない。また、媒体ガスとして所定量（例え
ば、１０[lpm])のアルゴンガスを使用し、試料ガスに
は、エンジンの排気ガスを模擬して、窒素ガスに一酸化
炭素ＣＯ（窒素中１００９[ppm])と、二酸化炭素ＣＯ2
（窒素中１５．１８[vol％])とを混合した混合ガス（１
[lpm])を使用する。さらに、非分散型赤外ガスアナライ
ザ５１を使用し、ＤＭＡ出口濃度（フランジ１０通過後
のガス状成分濃度）を測定する。同時に、混合ガスの濃
度をガスアナライザの基準ガスとして、校正を行う。
級性能について、さらに説明する。まず、前者につい
て、図５を参照して説明する。ここでは、端子５に直流
電圧を印加しない。また、媒体ガスとして所定量（例え
ば、１０[lpm])のアルゴンガスを使用し、試料ガスに
は、エンジンの排気ガスを模擬して、窒素ガスに一酸化
炭素ＣＯ（窒素中１００９[ppm])と、二酸化炭素ＣＯ2
（窒素中１５．１８[vol％])とを混合した混合ガス（１
[lpm])を使用する。さらに、非分散型赤外ガスアナライ
ザ５１を使用し、ＤＭＡ出口濃度（フランジ１０通過後
のガス状成分濃度）を測定する。同時に、混合ガスの濃
度をガスアナライザの基準ガスとして、校正を行う。
【００４２】以下、ＤＭＡ内で試料ガスと媒体ガス（ア
ルゴンガス）とが完全に混合した場合の測定対象ガス
（ＣＯ及びＣＯ2 ）の濃度Ｐｉを１００とし、Ｐｉとガ
スアナライザによって実測された測定対象ガスの濃度と
の比を浸入率 [％] と定義して、本ＤＭＡによるガス置
換率を評価する。この際、導出スリット２のスリット幅
を変化させる。下表１に浸入率の測定結果を示す。
ルゴンガス）とが完全に混合した場合の測定対象ガス
（ＣＯ及びＣＯ2 ）の濃度Ｐｉを１００とし、Ｐｉとガ
スアナライザによって実測された測定対象ガスの濃度と
の比を浸入率 [％] と定義して、本ＤＭＡによるガス置
換率を評価する。この際、導出スリット２のスリット幅
を変化させる。下表１に浸入率の測定結果を示す。
【００４３】
【表１】 ここで、浸入率の算出上１００とされるガス濃度Ｐi
は、下式（１）による。
は、下式（１）による。
【００４４】 Ｐi ＝混合ガス濃度×流量比 ・・・（１） 混合ガス濃度； ＣＯ ＝窒素中１００９ [ppm] ＣＯ2 ＝窒素中１５．１８[vol％] 流量比＝１／１１ 表１を参照すると、ＤＭＡの導出スリット幅を３通りに
変化させた場合の浸入率は、４．５[mm]まで広がるに従
ってやや大きくなる傾向があるが、これら３通りの間に
大きな違いは見られない。また、ＣＯとＣＯ2 とでは、
ＣＯ2 の浸入率の方が小さい。これについては、混合ガ
スの濃度及びガスアナライザの感度ともに異なるので断
定はできないが、２種類のガスの拡散係数の違いによる
ものと仮定し、以下のような簡単な解析を行う。
変化させた場合の浸入率は、４．５[mm]まで広がるに従
ってやや大きくなる傾向があるが、これら３通りの間に
大きな違いは見られない。また、ＣＯとＣＯ2 とでは、
ＣＯ2 の浸入率の方が小さい。これについては、混合ガ
スの濃度及びガスアナライザの感度ともに異なるので断
定はできないが、２種類のガスの拡散係数の違いによる
ものと仮定し、以下のような簡単な解析を行う。
【００４５】一次元の拡散による平均二乗飛程ｘ2 は、
拡散係数をＤ、及び時間をｔとして、下式（２）によ
る。 ｘ2 ＝２Ｄｔ ・・・（２） アルゴンガス中では、ＣＯの拡散係数Ｄcoが０．１９×
１０-4[m2/s]であり、ＣＯ2 の拡散係数Ｄco2 が０．１
４×１０-4[m2/s]であるので、例えば、時間ｔを２．７
[sec] とすると、移動距離ｘは、ＣＯ及びＣＯ2 につい
てそれぞれ１０．４[mm]及び８．７[mm]となる。本ＤＭ
Ａの電極間距離（＝外筒内径φｉ−ロッド径φｒ）が１
０[mm]であることを考慮すれば、これらの拡散距離の差
は、表１における浸入率の差を説明している。
拡散係数をＤ、及び時間をｔとして、下式（２）によ
る。 ｘ2 ＝２Ｄｔ ・・・（２） アルゴンガス中では、ＣＯの拡散係数Ｄcoが０．１９×
１０-4[m2/s]であり、ＣＯ2 の拡散係数Ｄco2 が０．１
４×１０-4[m2/s]であるので、例えば、時間ｔを２．７
[sec] とすると、移動距離ｘは、ＣＯ及びＣＯ2 につい
てそれぞれ１０．４[mm]及び８．７[mm]となる。本ＤＭ
Ａの電極間距離（＝外筒内径φｉ−ロッド径φｒ）が１
０[mm]であることを考慮すれば、これらの拡散距離の差
は、表１における浸入率の差を説明している。
【００４６】この方法によると、窒素や一酸化炭素等の
拡散による導出スリット２への浸入を完全に防ぐことは
できないものの、排気ガス中の未燃燃料ＨＣ等の拡散係
数の大きなガスについても、拡散によって１００％の浸
入率で導出スリット２に浸入するのを防ぐことができ
る。また、仮に完全に拡散混合したとしても、排気ガス
中のガス状成分は、流通路導入前の濃度の１／１１に減
少するため、大部分がアルゴンガスで置換されることに
なる。
拡散による導出スリット２への浸入を完全に防ぐことは
できないものの、排気ガス中の未燃燃料ＨＣ等の拡散係
数の大きなガスについても、拡散によって１００％の浸
入率で導出スリット２に浸入するのを防ぐことができ
る。また、仮に完全に拡散混合したとしても、排気ガス
中のガス状成分は、流通路導入前の濃度の１／１１に減
少するため、大部分がアルゴンガスで置換されることに
なる。
【００４７】このように、本ＤＭＡの一段運転によれ
ば、ガス状汚染成分（上記の例では、ＣＯ及びＣＯ2 ）
を導出スリット２を通過するエアロゾルの極一部（具体
的には、（１／１１）×浸入率／１００の割合）に抑え
て、媒体ガスを任意に置き換えることが可能である。
ば、ガス状汚染成分（上記の例では、ＣＯ及びＣＯ2 ）
を導出スリット２を通過するエアロゾルの極一部（具体
的には、（１／１１）×浸入率／１００の割合）に抑え
て、媒体ガスを任意に置き換えることが可能である。
【００４８】次に、本ＤＭＡの微粒子分級性能、特に、
媒体ガスとして導入されるガスの物性の相違が微粒子の
分級に与える影響について説明する。まず、粒径と、そ
の粒径の微粒子が分取されるときの印加電圧（分離電
圧）との関係を、前記導入ガスを空気、アルゴンガス及
びヘリウムガスの３通りとする場合について、計算によ
って求める。
媒体ガスとして導入されるガスの物性の相違が微粒子の
分級に与える影響について説明する。まず、粒径と、そ
の粒径の微粒子が分取されるときの印加電圧（分離電
圧）との関係を、前記導入ガスを空気、アルゴンガス及
びヘリウムガスの３通りとする場合について、計算によ
って求める。
【００４９】微粒子の電気移動度Ｚp [cm2/v.s] は、単
位電界強度場において粒子の移動速度を電気移動度と定
義したもので、これと粒径ｄp [nm]との関係は、下式
（３）による。
位電界強度場において粒子の移動速度を電気移動度と定
義したもので、これと粒径ｄp [nm]との関係は、下式
（３）による。
【００５０】 Ｚp ＝ｐｅＣm ／（３πμｄp ）×１０7 ・・・（３） ｐ； 粒子の帯電数（ここでは、１） ｅ； 電気素量＝１．６×１０6[Ｃ］ Ｃm ；カニンガム補正係数 μ； 導入ガスの粘性係数[Pa.s]（空気では1.81×1
0-5、アルゴンガスでは2.20×10-5、ヘリウムガスでは
1.90×10-5） また、カニンガム補正係数Ｃm は; Ｃm ＝１＋ 2.514Ｌ／ｄp ＋0.80Ｌ／ｄp ×exp(−0.55ｄp ／１） ・・・（４） Ｌ； 分子の平均自由行程［ｍ］（アルゴンガスでは6.
90×10-8、ヘリウムガスでは1.90×10-7） 空気での分子の平均自由行程Ｌa は； Ｌa ＝０．０３１×Ｔ1.3 ／Ｐ ・・・（５） Ｔ；温度（例えば、２９３［Ｋ］） Ｐ；圧力（例えば、７６０ [mmHg] ） 上式（３）及び（４）から、粒径ｄp と電気移動度Ｚp
との関係を求め、この関係に基づいて求めた粒径と分離
電圧との関係を、図６に示す（図中、プロットＰaiは空
気を、Ｐarはアルゴンガスを、Ｐheはヘリウムガスを導
入ガスとした場合である）。なお、導入ガスの供給量を
１０[lpm] とし、試料ガスの供給量を１[lpm] としてい
る。
0-5、アルゴンガスでは2.20×10-5、ヘリウムガスでは
1.90×10-5） また、カニンガム補正係数Ｃm は; Ｃm ＝１＋ 2.514Ｌ／ｄp ＋0.80Ｌ／ｄp ×exp(−0.55ｄp ／１） ・・・（４） Ｌ； 分子の平均自由行程［ｍ］（アルゴンガスでは6.
90×10-8、ヘリウムガスでは1.90×10-7） 空気での分子の平均自由行程Ｌa は； Ｌa ＝０．０３１×Ｔ1.3 ／Ｐ ・・・（５） Ｔ；温度（例えば、２９３［Ｋ］） Ｐ；圧力（例えば、７６０ [mmHg] ） 上式（３）及び（４）から、粒径ｄp と電気移動度Ｚp
との関係を求め、この関係に基づいて求めた粒径と分離
電圧との関係を、図６に示す（図中、プロットＰaiは空
気を、Ｐarはアルゴンガスを、Ｐheはヘリウムガスを導
入ガスとした場合である）。なお、導入ガスの供給量を
１０[lpm] とし、試料ガスの供給量を１[lpm] としてい
る。
【００５１】このように、アルゴンガスは空気より粘性
が高く、アルゴンガス中では空気中より電気移動度Ｚp
が低い値となるため、導入ガスをアルゴンガスとした場
合の分離電圧は、空気の場合より高い値となる。一方、
ヘリウムガス中では空気中より分子の平均自由行程Ｌが
長く、カニンガム補正係数Ｃm が大きくなり、電気移動
度Ｚp が高くなるため、導入ガスをヘリウムガスとした
場合の分離電圧は、空気の場合より低い値となる。
が高く、アルゴンガス中では空気中より電気移動度Ｚp
が低い値となるため、導入ガスをアルゴンガスとした場
合の分離電圧は、空気の場合より高い値となる。一方、
ヘリウムガス中では空気中より分子の平均自由行程Ｌが
長く、カニンガム補正係数Ｃm が大きくなり、電気移動
度Ｚp が高くなるため、導入ガスをヘリウムガスとした
場合の分離電圧は、空気の場合より低い値となる。
【００５２】このような分離電圧の差について、媒体ガ
スとしてアルゴンガスを導入した場合の実測に基づい
て、説明する。このための測定システムは、図７に示す
ように、本ＤＭＡ、ガスボンベ７１、内筒３に接続され
た正高電圧電源７２、ガラス製ネブライザー７３、及び
凝縮核カウンタ（以下、ＣＮＣ）７４を含んで構成され
る。ガスボンベ７１からのアルゴンガスは、所定の流量
（１０[lpm])に制御され、フィルタ７５によって混入物
が除去された後、ＤＭＡに供給される。
スとしてアルゴンガスを導入した場合の実測に基づい
て、説明する。このための測定システムは、図７に示す
ように、本ＤＭＡ、ガスボンベ７１、内筒３に接続され
た正高電圧電源７２、ガラス製ネブライザー７３、及び
凝縮核カウンタ（以下、ＣＮＣ）７４を含んで構成され
る。ガスボンベ７１からのアルゴンガスは、所定の流量
（１０[lpm])に制御され、フィルタ７５によって混入物
が除去された後、ＤＭＡに供給される。
【００５３】ガラス製ネブライザー７３は、粒径が揃っ
た１００[nm]のポリスチレンラテックス（以下、ＰＳ
Ｌ）粒子を２回蒸留水に分散したものを噴霧乾燥し、所
定の流量（１[lpm])の試料ガスを供給する。なお、噴霧
用には、コンプレッサ７６で加圧した室内空気を用いて
いる。そして、粒子荷電装置７７において、ＰＳＬ粒子
が放射性同位元素 241Ａｍから発出されるα線によって
電離したイオン雰囲気中を通過した後、ＤＭＡに導入さ
れる。
た１００[nm]のポリスチレンラテックス（以下、ＰＳ
Ｌ）粒子を２回蒸留水に分散したものを噴霧乾燥し、所
定の流量（１[lpm])の試料ガスを供給する。なお、噴霧
用には、コンプレッサ７６で加圧した室内空気を用いて
いる。そして、粒子荷電装置７７において、ＰＳＬ粒子
が放射性同位元素 241Ａｍから発出されるα線によって
電離したイオン雰囲気中を通過した後、ＤＭＡに導入さ
れる。
【００５４】ＣＮＣ７４は、ＤＭＡの導出スリット２を
通過したエアロゾル（１[lpm])の一部（０．３[lpm])に
含まれるＰＳＬ粒子の濃度を検出する。一方、残部ガス
（１０[lpm])、即ち、ＤＭＡのフランジ１１を介したガ
ス及び一部のＰＳＬ粒子は、排出用ポンプ７８によって
吸引され、フィルタ７９を通過した後、廃棄される。
通過したエアロゾル（１[lpm])の一部（０．３[lpm])に
含まれるＰＳＬ粒子の濃度を検出する。一方、残部ガス
（１０[lpm])、即ち、ＤＭＡのフランジ１１を介したガ
ス及び一部のＰＳＬ粒子は、排出用ポンプ７８によって
吸引され、フィルタ７９を通過した後、廃棄される。
【００５５】なお、正高電圧電源７２による印加電圧
は、Adachi et al. の方法（Adachi M., Okuyama K., K
ousaka Y., Moon S. W., and Seinfeld J. H.; Ae-roso
l Sci.and Tech., 12, 225-239,(1990))に従い、中心電
気移動度Ｚpcの分布幅ΔＺp 毎に設定する。中心電気移
動度Ｚpc及びその分布幅ΔＺp は、ＤＭＡの動作条件に
応じて決定され、下式（５）及び（６）による。
は、Adachi et al. の方法（Adachi M., Okuyama K., K
ousaka Y., Moon S. W., and Seinfeld J. H.; Ae-roso
l Sci.and Tech., 12, 225-239,(1990))に従い、中心電
気移動度Ｚpcの分布幅ΔＺp 毎に設定する。中心電気移
動度Ｚpc及びその分布幅ΔＺp は、ＤＭＡの動作条件に
応じて決定され、下式（５）及び（６）による。
【００５６】 Ｚpc ＝｛Ｑc ＋（Ｑa −Ｑs ）／２｝ln（ｒ1 ／ｒ2 ) ／（２πＶＬ） ・・・（５） ΔＺp ＝（Ｑa ＋Ｑs ）ln（ｒ1 ／ｒ2 ）／（２πＶＬ） ・・・（６） Ｑa ；ＤＭＡに導入されるエアロゾルの流量（＝１[lp
m]) Ｑc ；媒体ガス（アルゴンガス）の流量（＝１０[lpm]) Ｑs ；分取された粒子を含むエアロゾルの流量（＝１[l
pm]) ｒ1 ；分級部の外筒の半径（＝２５[mm]） ｒ2 ；分級部の内筒の半径（＝１５[mm]） Ｌ； 分級部の距離（即ち、有効電極長さ＝４００[m
m]） Ｖ； 印加電圧 図８は、測定結果の粒子濃度を示す。図中プロットＰar
が媒体ガスとしてアルゴンガスを導入した場合のもので
あるが、比較の対象として、アルゴンガスの代わりに空
気を導入し、他の構成を同一として同様の測定を行った
場合のものをプロットＰaiで示す。
m]) Ｑc ；媒体ガス（アルゴンガス）の流量（＝１０[lpm]) Ｑs ；分取された粒子を含むエアロゾルの流量（＝１[l
pm]) ｒ1 ；分級部の外筒の半径（＝２５[mm]） ｒ2 ；分級部の内筒の半径（＝１５[mm]） Ｌ； 分級部の距離（即ち、有効電極長さ＝４００[m
m]） Ｖ； 印加電圧 図８は、測定結果の粒子濃度を示す。図中プロットＰar
が媒体ガスとしてアルゴンガスを導入した場合のもので
あるが、比較の対象として、アルゴンガスの代わりに空
気を導入し、他の構成を同一として同様の測定を行った
場合のものをプロットＰaiで示す。
【００５７】同図から明らかなように、アルゴンガスを
導入した場合は、空気を導入した場合より１ステップ上
の印加電圧（１８５５［ｖ］）に粒子濃度のピークが現
れている。
導入した場合は、空気を導入した場合より１ステップ上
の印加電圧（１８５５［ｖ］）に粒子濃度のピークが現
れている。
【００５８】上記の計算結果によれば、微粒子の粒径を
１１０[nm]とすると、導入ガスをアルゴンガスとした場
合の分離電圧は１７２０［ｖ］であり（図６のプロット
Ｐarを参照）、空気とした場合の分離電圧は１４５０
［ｖ］（同プロットＰaiを参照）であることから、この
測定結果は、計算結果と同様な傾向を示している。
１１０[nm]とすると、導入ガスをアルゴンガスとした場
合の分離電圧は１７２０［ｖ］であり（図６のプロット
Ｐarを参照）、空気とした場合の分離電圧は１４５０
［ｖ］（同プロットＰaiを参照）であることから、この
測定結果は、計算結果と同様な傾向を示している。
【００５９】このことは、媒体ガスとしてアルゴンガス
を導入する本ＤＭＡを用いて、微粒子を分級できること
を示す。以上説明したように、本発明によれば、ガス状
汚染成分を含む試料ガス中に浮遊している特定粒径の微
粒子を、このガス状汚染成分から可及的に分離した状態
で分取することができるため、その微粒子の評価を、ガ
ス状汚染成分の影響を受けずにより正確に行うことが可
能となる。
を導入する本ＤＭＡを用いて、微粒子を分級できること
を示す。以上説明したように、本発明によれば、ガス状
汚染成分を含む試料ガス中に浮遊している特定粒径の微
粒子を、このガス状汚染成分から可及的に分離した状態
で分取することができるため、その微粒子の評価を、ガ
ス状汚染成分の影響を受けずにより正確に行うことが可
能となる。
【００６０】また、このようにガス状汚染成分を分離し
て分級することができることは、エンジン等において発
生直後の排気ガス中から特定の微粒子のみを取り出すこ
とができることを意味し、燃焼の最適化や、微粒子除去
装置の開発等にも有益である。
て分級することができることは、エンジン等において発
生直後の排気ガス中から特定の微粒子のみを取り出すこ
とができることを意味し、燃焼の最適化や、微粒子除去
装置の開発等にも有益である。
【００６１】さらに、本発明によれば、分取される特定
の微粒子の雰囲気を、分級と同時に、所望の媒体ガスで
可及的に置換することができるので、分級後に特別なガ
スを別途注入することなく、分析器等に導入することが
できる。これにより、分析の精度及び効率の向上を図る
ことができる。
の微粒子の雰囲気を、分級と同時に、所望の媒体ガスで
可及的に置換することができるので、分級後に特別なガ
スを別途注入することなく、分析器等に導入することが
できる。これにより、分析の精度及び効率の向上を図る
ことができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る微粒子分級装置の構
成図
成図
【図２】同上微粒子分級装置のＤＭＡの構造を示す断面
図
図
【図３】同上ＤＭＡによる分級原理を示す図
【図４】本発明の一実施形態に係る微粒子分級装置のタ
ンデム運転時の構成図
ンデム運転時の構成図
【図５】同上微粒子分級装置のＤＭＡによるガス置換率
の測定システムの構成図
の測定システムの構成図
【図６】同上ＤＭＡの微粒子分級性能の計算結果
【図７】同上ＤＭＡの微粒子分級性能の測定システムの
構成図
構成図
【図８】同上ＤＭＡの微粒子分級性能の測定結果
ＤＭＡ１ 微分型電気移動度分級器（ＤＭＡ）の上部部
分 ＤＭＡ２ 微分型電気移動度分級器（ＤＭＡ）の下部部
分 １ エアロゾル流導入スリット ２ 単分散エアロゾル流導出スリット ３ 内筒 ４ 外筒 ５ 端子 ６ フランジ ７ 孔 ８ フランジ ９ 環状通路 １０ フランジ １１ フランジ ５１ 非分散型赤外ガスアナライザ ７１ ガスボンベ ７２ 正高電圧電源 ７３ ガラス製ネブライザー ７４ 凝縮核カウンタ ７５ フィルタ ７６ コンプレッサ ７７ 粒子荷電装置（放射性同位元素） ７８ ポンプ ７９ フィルタ
分 ＤＭＡ２ 微分型電気移動度分級器（ＤＭＡ）の下部部
分 １ エアロゾル流導入スリット ２ 単分散エアロゾル流導出スリット ３ 内筒 ４ 外筒 ５ 端子 ６ フランジ ７ 孔 ８ フランジ ９ 環状通路 １０ フランジ １１ フランジ ５１ 非分散型赤外ガスアナライザ ７１ ガスボンベ ７２ 正高電圧電源 ７３ ガラス製ネブライザー ７４ 凝縮核カウンタ ７５ フィルタ ７６ コンプレッサ ７７ 粒子荷電装置（放射性同位元素） ７８ ポンプ ７９ フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/73 Ｇ０１Ｎ 21/73 27/62 27/62 Ｃ Ｖ
Claims (10)
- 【請求項１】試料ガスに含まれる微粒子を荷電して分級
する微粒子分級装置であって、 前記試料ガスとは異なる媒体ガスの流れを導入する媒体
ガス流導入手段と、 前記媒体ガスの流れを横断する方向の静電場を形成する
静電場形成手段と、 試料ガスに含まれる微粒子を荷電する微粒子荷電手段
と、 前記微粒子が荷電された試料ガスを、前記媒体ガスの流
れと共に前記静電場内に導入する試料ガス導入手段と、 前記媒体ガスに接して設けられ、静電気力を受けて媒体
ガスの流れを横断する方向に移動した特定粒径の微粒子
を、前記媒体ガスと共に導出する特定微粒子導出手段
と、 を含んで構成される微粒子分級装置。 - 【請求項２】前記試料ガスがガス状汚染成分を含むこと
を特徴とする請求項１記載の微粒子分級装置。 - 【請求項３】前記媒体ガス流導入手段が、前記媒体ガス
の流れを、直進する流通路に導入することを特徴とする
請求項１又は２記載の微粒子分級装置。 - 【請求項４】前記媒体ガス流導入手段が、前記媒体ガス
を、流通路に一様に導入することを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１つに記載の微粒子分級装置。 - 【請求項５】雰囲気中に浮遊している微粒子を分析可能
な浮遊微粒子分析手段を備える微粒子分析装置に適用さ
れる微粒子分級装置であって、 前記媒体ガスが、前記浮遊微粒子手段において用いる媒
体ガスであり、 前記浮遊微粒子分析手段が、前記特定微粒子導出手段に
よって導出された微粒子を分析することを特徴とする請
求項１〜４のいずれか１つに記載の微粒子分級装置。 - 【請求項６】分取される微粒子が炭素を含み、 前記媒体ガスが酸素ガスであり、 前記浮遊微粒子分析手段が炭酸ガス濃度を検出すること
を特徴とする請求項５記載の微粒子分級装置。 - 【請求項７】前記媒体ガスが不活性ガスであることを特
徴とする請求項５記載の微粒子分級装置。 - 【請求項８】前記浮遊微粒子分析手段が、ガスクロマト
グラフ質量分析法により、前記導出された微粒子を分析
することを特徴とする請求項７記載の微粒子分級装置。 - 【請求項９】前記媒体ガスがアルゴンガスであり、 前記浮遊微粒子分析手段が、誘導結合形プラズマ分析法
により、前記導出された微粒子を分析することを特徴と
する請求項５記載の微粒子分級装置。 - 【請求項１０】試料ガスに含まれる微粒子を荷電して分
級する方法であって、 前記試料ガスとは異なる媒体ガスの流れを導入し、 前記微粒子が荷電された試料ガスを、前記媒体ガスの流
れを横断する方向に形成された静電場内に、前記媒体ガ
スの流れと共に導入し、 静電気力を受けて媒体ガスの流れを横断する方向に移動
した特定粒径の微粒子を、前記媒体ガスと共に導出する
ことを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000054105A JP3629512B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 微粒子分級装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000054105A JP3629512B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 微粒子分級装置及びその方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001239181A true JP2001239181A (ja) | 2001-09-04 |
| JP3629512B2 JP3629512B2 (ja) | 2005-03-16 |
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ID=18575400
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|---|---|---|---|
| JP2000054105A Expired - Lifetime JP3629512B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 微粒子分級装置及びその方法 |
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| JP (1) | JP3629512B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007506106A (ja) * | 2003-09-19 | 2007-03-15 | サーノフ コーポレーション | 浮遊微粒子を分類する方法および装置 |
| JP2007064893A (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電気移動度分級装置及び微粒子成分の計測システム |
| JP2007132867A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Shimadzu Corp | ガスイオンモニタ装置及びそれを用いたエアロゾル測定装置 |
| WO2007129513A1 (ja) | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. | 試料導入システム |
| EP2352008A2 (en) | 2010-02-02 | 2011-08-03 | Riken | Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system |
| DE102010012606A1 (de) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | Tutech Innovation Gmbh | Analyseeinrichtung für Abgase, insbesondere von Verbrennungsmotoren |
| EP2376892A1 (en) * | 2008-12-10 | 2011-10-19 | Alltech Associates Inc. | Components suitable for use in devices such as an evaporative light scattering detector |
| JP2012008059A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Rion Co Ltd | ガス中粒子計測システム |
| JP2013057664A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Rion Co Ltd | 粒径別粒度分布測定装置、及び、粒径別粒度分布測定方法 |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000054105A patent/JP3629512B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007506106A (ja) * | 2003-09-19 | 2007-03-15 | サーノフ コーポレーション | 浮遊微粒子を分類する方法および装置 |
| JP2007064893A (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電気移動度分級装置及び微粒子成分の計測システム |
| JP4611155B2 (ja) * | 2005-09-01 | 2011-01-12 | 三菱重工業株式会社 | 電気移動度分級装置及び微粒子成分の計測システム |
| JP2007132867A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Shimadzu Corp | ガスイオンモニタ装置及びそれを用いたエアロゾル測定装置 |
| JP4655896B2 (ja) * | 2005-11-11 | 2011-03-23 | 株式会社島津製作所 | ガスイオンモニタ装置を用いたエアロゾル測定装置 |
| WO2007129513A1 (ja) | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. | 試料導入システム |
| US8020458B2 (en) | 2006-05-09 | 2011-09-20 | Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd | Sample introducing system |
| EP2376892A1 (en) * | 2008-12-10 | 2011-10-19 | Alltech Associates Inc. | Components suitable for use in devices such as an evaporative light scattering detector |
| EP2376892A4 (en) * | 2008-12-10 | 2012-06-06 | Alltech Associates Inc | COMPONENTS SUITABLE FOR USE IN DEVICES SUCH AS AN EVAPORATIVE LIGHT DIFFUSION DETECTOR |
| EP2352008A2 (en) | 2010-02-02 | 2011-08-03 | Riken | Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system |
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| DE102010012606A1 (de) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | Tutech Innovation Gmbh | Analyseeinrichtung für Abgase, insbesondere von Verbrennungsmotoren |
| JP2012008059A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Rion Co Ltd | ガス中粒子計測システム |
| JP2013057664A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Rion Co Ltd | 粒径別粒度分布測定装置、及び、粒径別粒度分布測定方法 |
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