JP2013190246A - Aerosol fine particle measuring device - Google Patents

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Hiroshi Okuda
浩史 奥田
Daiji Okuda
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a particle diameter distribution of fine particles in sample gas to be measured with one particle measuring device.SOLUTION: In a preferable embodiment, a sample gas flow path 2 is connected to one port of a three-way switch valve 7 and is connected to one of a main flow path 3 and a bypass flow path 4. The main flow path 3 distributes the sample gas to a particle growth flow path comprising a vapor saturation flow path 5 and a cooling concentration flow path 6, and to an adjustment flow path 8. The particle growth flow path supplies the sample gas with vapor in the vapor saturation flow path 5, allows fine particles in the sample gas to grow by cooling them in the cooling concentration flow path 6, and then guides the sample gas to a particle counter 12. The bypass flow path 4 is a particle non-growth flow path which guides the sample gas to the particle counter 12 without letting it pass the particle growth flow path.

Description

本発明はナノメータサイズの微粒子を含むエアロゾル中の粒子数を計数するための計測装置に関するものである。エアロゾルは、固体又は液体の微粒子が気体中に比較的安定して浮遊して存在している状態のものであり、自動車の排気ガスや工場からの排出ガスなどを含む。   The present invention relates to a measuring device for counting the number of particles in an aerosol containing nanometer-sized fine particles. The aerosol is in a state where solid or liquid fine particles are present in a relatively stable and floating state in the gas, and includes exhaust gas from automobiles, exhaust gas from factories, and the like.

粒子数を計数する装置として、粒子に光を照射してその特定散乱角における散乱光のパルス数や散乱光強度、又は透過光強度を計測することにより、粒子数濃度を測定するパーティクルセンサが知られている(例えば、特許文献1参照。)。パーティクルセンサのような装置は、ある一定の大きさ(例えば数百nm)以上の粒子径をもつ粒子しか計測できなかった。   As a device that counts the number of particles, a particle sensor that measures the number concentration of particles by irradiating the particles with light and measuring the number of scattered light pulses, scattered light intensity, or transmitted light intensity at a specific scattering angle is known. (For example, refer to Patent Document 1). An apparatus such as a particle sensor can only measure particles having a particle size of a certain size (for example, several hundred nm) or more.

数nmから数十nm程度の微小粒子径粒子も計測することができる装置としては、CPC(Condensing Particle Counter)が知られている。CPCは、粒子を核としてその周囲に水、ブタノール等の作動流体蒸気を凝縮させて粒子径を増大させ、それらの粒子に光を照射してその特定散乱角における散乱光のパルス数を計測する。   A CPC (Condensing Particle Counter) is known as an apparatus capable of measuring fine particles having a diameter of several nanometers to several tens of nanometers. CPC uses particles as nuclei and condenses working fluid vapor such as water and butanol around it to increase the particle diameter, and irradiates these particles with light to measure the number of scattered light pulses at a specific scattering angle. .

特開2006−275815号公報JP 2006-275815 A

上記のCPCは、元の大きさでは計測が不可能な微小粒子も、計測可能な大きさへ成長させることにより計測する。CPCによって計測された粒子数には、成長することによって計測可能になった微小粒子のほか、成長する以前から計測可能な大きさであった粒子も含まれる。すなわち、計測結果では、成長後に一定以上の粒子径をもつ微粒子の個数がわかるだけであり、成長する以前から計測可能な大きさをもつ微粒子の個数を計測することはできなかった。すなわち、既存の粒子計測装置では、試料ガス中の微粒子の粒子径分布を計測することは不可能であった。   The above-mentioned CPC measures fine particles that cannot be measured with the original size by growing them to a measurable size. The number of particles measured by CPC includes fine particles that can be measured by growing, as well as particles that have been measurable before they grow. That is, the measurement result only shows the number of fine particles having a particle diameter of a certain size or more after the growth, and the number of fine particles having a measurable size before the growth could not be measured. In other words, it has been impossible to measure the particle size distribution of the fine particles in the sample gas with the existing particle measuring apparatus.

そこで、本発明は、1つの粒子計測装置で2段階ではあるが試料ガス中の微粒子の粒子径分布を計測できるようにすることを目的とするものである。   In view of the above, an object of the present invention is to make it possible to measure the particle size distribution of fine particles in a sample gas in one stage with one particle measuring device.

本発明のエアロゾル微粒子計測装置は、ナノメータサイズの微小粒子を含む大気圧状態のエアロゾルを試料ガスとして吸入する試料ガス流路と、ガス中の粒子数を計数する粒子計数器と、試料ガス流路からの試料ガスをその試料ガス中の微粒子を蒸気により成長させて粒子計数器に導く粒子成長流路と、試料ガス流路からの試料ガスをその試料ガス中の微粒子を成長させることなく粒子計数器に導く粒子非成長流路と、試料ガス流路からの試料ガスを粒子成長流路又は粒子非成長流路のいずれか一方に切り替えて導く切替え機構と、を備えたものである。   An aerosol fine particle measuring apparatus according to the present invention includes a sample gas flow path for sucking an atmospheric pressure aerosol containing fine particles of nanometer size as a sample gas, a particle counter for counting the number of particles in the gas, and a sample gas flow path A particle growth channel that leads the sample gas from the sample gas to the particle counter by growing the particles in the sample gas by vapor, and the sample gas from the sample gas channel is counted without growing the particles in the sample gas. And a switching mechanism for switching the sample gas from the sample gas flow channel to either the particle growth flow channel or the particle non-growth flow channel.

好ましい一実施例として、粒子非成長流路は試料ガス流路からの試料ガスが粒子成長流路を通ることなく粒子計数器に導かれるように粒子成長流路とは別途設けられた流路である例を挙げることができる。その場合、切替え機構は、試料ガス流路を粒子成長流路又は粒子非成長流路のいずれか一方に切り替えて接続するものである。   As a preferred embodiment, the particle non-growth channel is a channel provided separately from the particle growth channel so that the sample gas from the sample gas channel is guided to the particle counter without passing through the particle growth channel. An example can be given. In that case, the switching mechanism switches and connects the sample gas channel to either the particle growth channel or the particle non-growth channel.

他の実施例として、粒子成長流路と粒子非成長流路は共通のガス流通流路からなるものである例を挙げることができる。その場合、装置は試料ガス流路とガス流通流路との間に設けられ試料ガスの一部を取り出すスプリッタ、及びスプリッタにより取り出されたガスを微粒子を取り除いて飽和蒸気を含ませたシースガスとしてガス流通流路へ流れる試料ガスに合流させるシースガス流路をさらに備える。切替え機構はシースガス流路上に設けられシースガス流路中におけるガスの流通のオン・オフを切り替えるものである。切替え機構がシースガス流路中においてガスを流通させているときに、ガス流通流路は試料ガスとシースガスとの混合ガスを冷却凝縮することにより試料ガス中の微粒子を成長させて粒子計数器へ導く粒子成長流路を構成し、切替え機構がシースガス流路中におけるガス流を遮断しているときにガス流通流路は試料ガスをそのまま粒子計数器に導く粒子非成長流路を構成する。すなわち、切替え機構の切替えにより、ガス流通流路を粒子成長流路又は粒子非成長流路のいずれかに切り替える。   As another embodiment, an example in which the particle growth channel and the particle non-growth channel are formed of a common gas flow channel can be given. In that case, the apparatus is provided as a sheath gas that is provided between the sample gas flow path and the gas flow path and extracts a part of the sample gas, and a sheath gas containing saturated vapor by removing fine particles from the gas extracted by the splitter. A sheath gas flow path is further provided to join the sample gas flowing to the flow path. The switching mechanism is provided on the sheath gas channel and switches on / off of the gas flow in the sheath gas channel. When the switching mechanism is causing the gas to flow in the sheath gas flow path, the gas flow path cools and condenses the mixed gas of the sample gas and the sheath gas to grow the fine particles in the sample gas and guides them to the particle counter. When the particle growth flow path is configured and the switching mechanism blocks the gas flow in the sheath gas flow path, the gas flow path forms a particle non-growth flow path that directly guides the sample gas to the particle counter. That is, the gas distribution channel is switched to either the particle growth channel or the particle non-growth channel by switching the switching mechanism.

本発明のエアロゾル微粒子計測装置では、試料ガス流路からの試料ガスをその試料ガス中の微粒子を蒸気により成長させて粒子計数器に導く粒子成長流路と、試料ガス流路からの試料ガスをその試料ガス中の微粒子を成長させることなく粒子計数器に導く粒子非成長流路と、試料ガス流路からの試料ガスを粒子成長流路又は粒子非成長流路のいずれか一方に切り替えて導く切替え機構と、を備えているので、切替え機構の切替え機構により、試料ガス中の成長させた微粒子を計数するモードと、試料ガス中の微粒子数を成長させることなく係数するモードに切り替えることができる。成長させた試料ガス中の微粒子を計数するモードでは、粒子計数器で計数可能な大きさに成長した微粒子とともに、初めから粒子計数器で計数可能な一定以上の大きさをもつ微粒子も計数される。これに対し、試料ガス中の微粒子数を成長させることなく係数するモードでは、初めから粒子計数器で計数可能な一定以上の大きさをもつ微粒子のみが計数される。したがって、同じ試料ガスに対して同じ条件下において両モードで計測することにより、試料ガス中の微粒子の大きさのある程度の分布を計測することができる。   In the aerosol fine particle measuring apparatus of the present invention, the sample gas from the sample gas flow channel is used to grow the fine particles in the sample gas by vapor and lead to the particle counter, and the sample gas from the sample gas flow channel. A particle non-growth channel that leads the particle counter to the particle counter without growing fine particles in the sample gas, and a sample gas from the sample gas channel is switched to either the particle growth channel or the particle non-growth channel. Since the switching mechanism is provided, the switching mechanism of the switching mechanism can be switched between a mode for counting the fine particles grown in the sample gas and a mode for coefficient without growing the number of fine particles in the sample gas. . In the mode to count the fine particles in the grown sample gas, the fine particles that have a size larger than a certain value that can be counted by the particle counter are counted together with the fine particles that have grown to a size that can be counted by the particle counter. . On the other hand, in the mode in which the number of fine particles in the sample gas is multiplied without growing, only fine particles having a certain size or larger that can be counted by the particle counter from the beginning are counted. Therefore, a certain distribution of the size of the fine particles in the sample gas can be measured by measuring in the both modes under the same conditions for the same sample gas.

第1の実施例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows a 1st Example. 第2の実施例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 2nd Example.

(第1実施例)
図1は第1の実施例を表わす。
試料ガス流路2は、ナノメータサイズの微小粒子を含む大気圧状態のエアロゾルを試料ガスとして吸入する。試料ガス流路2は3方切替えバルブ7の1つのポートに接続されており、主流路3又はバイパス流路4のいずれか一方に接続される。主流路3は、試料ガスを蒸気飽和流路5及び冷却凝縮流路6からなる粒子成長流路と調整流路8に分配する流路である。
(First embodiment)
FIG. 1 represents a first embodiment.
The sample gas flow path 2 sucks an atmospheric pressure aerosol containing nanometer-sized fine particles as a sample gas. The sample gas channel 2 is connected to one port of the three-way switching valve 7 and is connected to either the main channel 3 or the bypass channel 4. The main flow path 3 is a flow path for distributing the sample gas to the particle growth flow path including the vapor saturation flow path 5 and the cooling condensation flow path 6 and the adjustment flow path 8.

粒子成長流路は、蒸気飽和流路5で試料ガスにアルコール蒸気を供給し、冷却凝縮流路6で冷却することによって試料ガス中の微粒子を成長させた後でその試料ガスを粒子計数器12に導く流路である。蒸気飽和流路5は、ブチルアルコールを40℃程度に加熱して蒸気とし、蒸気飽和流路5中を流れる試料ガスにアルコール蒸気を供給する流路である。冷却凝縮流路6において試料ガス中の微粒子にアルコール蒸気が付着して凝縮することにより微粒子の粒子径が成長する。3方切替えバルブ7によって試料ガス流路2を主流路3側に接続すれば、本来、粒子計数器12では計数されない大きさの微粒子が計数可能な大きさに成長するため、粒子計数の感度が上昇する。   The particle growth channel supplies the alcohol vapor to the sample gas in the vapor saturation channel 5 and cools the sample gas in the cooling condensation channel 6 to grow the fine particles in the sample gas. It is the flow path which leads to. The steam saturation channel 5 is a channel that heats butyl alcohol to about 40 ° C. to form steam, and supplies alcohol vapor to the sample gas flowing in the steam saturation channel 5. As the alcohol vapor adheres to the fine particles in the sample gas and condenses in the cooling condensation channel 6, the particle diameter of the fine particles grows. If the sample gas flow path 2 is connected to the main flow path 3 side by the three-way switching valve 7, particles having a size that cannot be counted by the particle counter 12 grow to a size that can be counted. To rise.

一方、バイパス流路4は試料ガスを粒子成長流路に通すことなく粒子計数器12に導く粒子非成長流路である。3方切替えバルブ7によって試料ガス流路2をこの粒子非成長流路側に接続すれば、試料ガス中の微粒子を成長させることなくそのままの大きさで粒子計数器12に導くことになり、初めから粒子計数器12で計数可能な大きさの微粒子のみが計数される。   On the other hand, the bypass channel 4 is a particle non-growth channel that guides the sample gas to the particle counter 12 without passing through the particle growth channel. If the sample gas flow path 2 is connected to the particle non-growth flow path side by the three-way switching valve 7, the fine particles in the sample gas are led to the particle counter 12 as they are without growing, from the beginning. Only fine particles of a size that can be counted by the particle counter 12 are counted.

粒子計数器12の一例として、エアロゾルの流れに垂直な方向からレーザービームを照射し、その散乱光を検出することにより粒子計数器12を通過するエアロゾル中の粒子数を計数するものを挙げることができる。   An example of the particle counter 12 is one that counts the number of particles in the aerosol passing through the particle counter 12 by irradiating a laser beam from a direction perpendicular to the aerosol flow and detecting the scattered light. it can.

粒子計数器12の下流側の流路22に所定流量で排気するように駆動が制御される排気ポンプ24が設けられているとともに、排気ポンプ24の上流側に調整流路8が合流している。この実施例では、粒子計数器12と排気ポンプ24との間にフィルタ14及び流量計18が設けられている。フィルタ14は流量計18のオリフィスを粒子による閉塞から保護するためのものである。流量計18の一例は、クリティカルオリフィスの上流側と下流側の圧力差を検出することによって流量を測定するものである。排気ポンプ24の下流側にもポンプからの発塵から室内環境を保護するためのフィルタ26が設けられている。但し、一般的なポンプを用いる限り、このフィルタ26は無くてもよい。調整流路8上には、粒子の堆積により流量調整バルブ20の絞り量が変化することにより流路8の流量が変化することを回避するためのフィルタ16と、流量調整バルブ20が設けられている。排気ポンプ24は流量計18による計測値が予め設定された一定の値となるようにフィードバック制御されている。   An exhaust pump 24 whose drive is controlled to exhaust at a predetermined flow rate is provided in the flow path 22 on the downstream side of the particle counter 12, and the adjustment flow path 8 is joined upstream of the exhaust pump 24. . In this embodiment, a filter 14 and a flow meter 18 are provided between the particle counter 12 and the exhaust pump 24. The filter 14 protects the orifice of the flow meter 18 from particle blockage. An example of the flow meter 18 measures the flow rate by detecting the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the critical orifice. A filter 26 for protecting the indoor environment from dust generation from the pump is also provided on the downstream side of the exhaust pump 24. However, this filter 26 may not be provided as long as a general pump is used. A filter 16 and a flow rate adjustment valve 20 are provided on the adjustment flow path 8 to avoid a change in the flow rate of the flow path 8 due to a change in the throttle amount of the flow rate adjustment valve 20 due to the accumulation of particles. Yes. The exhaust pump 24 is feedback-controlled so that the measured value by the flow meter 18 becomes a predetermined constant value.

この実施例の動作を説明する。3方切替えバルブ7を試料ガス流路2が主流路3に接続された状態にし、試料ガス流路2からナノメータサイズの微小粒子を含む大気圧状態のエアロゾルを試料ガスとして吸引する。試料ガスの吸引は、排気ポンプ24が駆動されることにより行なわれる。試料ガスの一部が蒸気飽和流路5及び冷却凝縮流路6からなる粒子成長流路を通って粒子計数器12に導かれ、残りの試料ガスは調整流路8を通って粒子計数器12の下流側の流路に合流し、外部へ排気される。   The operation of this embodiment will be described. The three-way switching valve 7 is brought into a state in which the sample gas flow channel 2 is connected to the main flow channel 3, and an atmospheric aerosol containing nanometer-sized fine particles is sucked from the sample gas flow channel 2 as a sample gas. The suction of the sample gas is performed by driving the exhaust pump 24. A part of the sample gas is guided to the particle counter 12 through the particle growth channel composed of the vapor saturation channel 5 and the cooling condensation channel 6, and the remaining sample gas is passed through the adjustment channel 8 to the particle counter 12. To the downstream flow path and exhausted to the outside.

試料ガス中の微粒子は蒸気飽和流路5及び冷却凝縮流路6からなる粒子成長流路を通ることによって成長するため、元々は粒子計数器12で計数できないnmオーダーの粒子径の微粒子も粒子計数器12で計数可能な百nmオーダーの粒子径の微粒子となって粒子計数器12に導かれて計数される。   Fine particles in the sample gas grow by passing through the particle growth flow path consisting of the vapor saturation flow path 5 and the cooling condensation flow path 6, and therefore, fine particles having a particle size of nm order that cannot be counted by the particle counter 12 are counted. Fine particles having a particle size on the order of 100 nm that can be counted by the counter 12 are guided to the particle counter 12 and counted.

次に、3方切替えバルブ7を試料ガス流路2がバイパス流路4に接続された状態に切り替え、試料ガスを粒子成長流路に通すことなく粒子計数器12に導くようにする。この計測では、粒子成長流路を通して行なった計測時と同じ流量で試料ガスが粒子計数器12に導かれるように、流量計18の測定値に基づいて排気ポンプ24が調整される。この計測では、nmオーダーの外形の微粒子は計数されず、元々百nmオーダー以上の粒子径をもつ微粒子のみが粒子計数器12で計数される。   Next, the three-way switching valve 7 is switched to a state in which the sample gas flow path 2 is connected to the bypass flow path 4 so that the sample gas is guided to the particle counter 12 without passing through the particle growth flow path. In this measurement, the exhaust pump 24 is adjusted based on the measured value of the flow meter 18 so that the sample gas is guided to the particle counter 12 at the same flow rate as that in the measurement performed through the particle growth channel. In this measurement, fine particles having an outer shape on the order of nm are not counted, and only fine particles having a particle diameter of 100 nm order or more are counted by the particle counter 12.

例えば粒子計数器12が粒子径100nm以上の微粒子のみを計数することができるものであるとすると、まず、粒子成長流路を経た試料ガスの計測では、元々100nm以上の粒子径をもつ微粒子と、粒子成長流路を通ることによって100nm以上の粒子径をもつまでに成長した微粒子の個数の合計が計数される。そして、粒子成長流路を経ない試料ガスの計測では、元々100nm以上の粒子径をもつ微粒子の個数のみが計数される。したがって、これらの計数値の差から粒子成長流路を経て100nm以上の粒子径をもつまでに成長した微粒子の個数を導き出すことができる。よって、上記の2種類の計測を行なうことにより、試料ガス中の微粒子の粒子径分布を計測することができる。具体的には、この場合、粒子径100nmを境にしてそれよりも小さい粒子径をもつものの個数、100nm以上の粒子径をもつものの個数、及び両方の合計個数の3種類の粒子数を求めることができる。   For example, assuming that the particle counter 12 can only count fine particles having a particle diameter of 100 nm or more, first, in the measurement of the sample gas that has passed through the particle growth flow path, By passing through the particle growth channel, the total number of fine particles grown to have a particle diameter of 100 nm or more is counted. In the measurement of the sample gas that does not pass through the particle growth channel, only the number of fine particles having a particle diameter of 100 nm or more is counted. Therefore, the number of fine particles grown up to a particle diameter of 100 nm or more through the particle growth channel can be derived from the difference between these count values. Therefore, the particle size distribution of the fine particles in the sample gas can be measured by performing the above two types of measurements. Specifically, in this case, the number of particles having a particle diameter smaller than that with a particle diameter of 100 nm as a boundary, the number of particles having a particle diameter of 100 nm or more, and the total number of both are obtained. Can do.

(第2実施例)
図2は第2の実施例を表わす。
試料ガス流路2からナノメータサイズの微小粒子を含む大気圧状態のエアロゾルを試料ガスとして吸入する。試料ガス流路2の先端部にはスプリッタ30が設けられている。スプリッタ30は試料ガスをエアロゾルフローキャピラリ32に流れるガスとその残部ガスとに分離する。
(Second embodiment)
FIG. 2 represents a second embodiment.
An atmospheric pressure aerosol containing nanometer-sized fine particles is sucked from the sample gas channel 2 as a sample gas. A splitter 30 is provided at the tip of the sample gas flow path 2. The splitter 30 separates the sample gas into a gas flowing through the aerosol flow capillary 32 and a remaining gas.

エアロゾルフローキャピラリ32はスプリッタ30により分離された試料ガスの一部をエアロゾルフローとして流すものである。スプリッタ30で分離された試料ガスの残部はシースガス流路34に流れる。   The aerosol flow capillary 32 allows a part of the sample gas separated by the splitter 30 to flow as an aerosol flow. The remainder of the sample gas separated by the splitter 30 flows into the sheath gas flow path 34.

シースガス流路34には試料ガス中の粒子を除去するHEPA(High Efficiency Particulate Air Filter)フィルタなどのフィルタ38を備えている。シースガス流路34のフィルタ38の上流側に切替え機構としての流路開閉バルブ36が設けられている。シースガス流路からのガスを飽和蒸気状態のシースガスにしてエアロゾルフローキャピラリ32から流出するエアロゾルフローと合流させるために蒸気飽和流路40が設けられている。蒸気飽和流路40はブチルアルコールを40℃程度に加熱して蒸気とするものであり、流路開閉バルブ36が開放されてそのアルコール蒸気中をシースガスが流れることによってアルコール蒸気で飽和されたシースガスとなる。   The sheath gas channel 34 is provided with a filter 38 such as a HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter) filter that removes particles in the sample gas. A flow path opening / closing valve 36 as a switching mechanism is provided on the upstream side of the filter 38 in the sheath gas flow path 34. A vapor saturation flow path 40 is provided to make the gas from the sheath gas flow path into a saturated vapor state sheath gas and merge with the aerosol flow flowing out of the aerosol flow capillary 32. The steam saturation flow path 40 heats butyl alcohol to about 40 ° C. to form steam, and the flow path opening / closing valve 36 is opened so that the sheath gas flows through the alcohol vapor and the sheath gas saturated with alcohol vapor Become.

エアロゾルフローキャピラリ4からのエアロゾルフローと飽和器14からのシースガスとの合流ガスを冷却してエアロゾルフロー中の微粒子をシースガスの蒸気により成長させるために冷却凝縮流路6が設けられている。合流ガスが冷却凝縮流路6に導かれて10℃程度に冷却されることにより、エアロゾルフローの周りがアルコール蒸気で飽和されたシースガスで包み込まれた状態で冷却されてエアロゾル中の微粒子にアルコール蒸気が付着して凝縮し、粒子径が大きくなるように成長していく。   A cooling condensing channel 6 is provided for cooling the combined gas of the aerosol flow from the aerosol flow capillary 4 and the sheath gas from the saturator 14 to grow the fine particles in the aerosol flow by the vapor of the sheath gas. The combined gas is guided to the cooling condensing flow path 6 and cooled to about 10 ° C., so that the surroundings of the aerosol flow are cooled in a state of being wrapped with a sheath gas saturated with alcohol vapor, and the alcohol vapor is converted into fine particles in the aerosol. Will grow and grow as the particle size grows.

一方で、流路開閉バルブ36を閉じておくと、シースガスがエアロゾルフローキャピラリ32からのエアロゾルフローに供給されず、冷却凝縮流路6においてエアロゾルフロー中の微粒子は成長しない。すなわち、流路開閉バルブ36が開放された状態において冷却凝縮流路6は粒子成長流路を構成し、流路開閉バルブ36が閉じられた状態において冷却凝縮流路6は粒子非成長流路を構成する。   On the other hand, when the flow path opening / closing valve 36 is closed, the sheath gas is not supplied to the aerosol flow from the aerosol flow capillary 32, and the fine particles in the aerosol flow do not grow in the cooling condensation flow path 6. That is, the cooling condensation channel 6 constitutes a particle growth channel when the channel opening / closing valve 36 is opened, and the cooling condensation channel 6 serves as a particle non-growth channel when the channel opening / closing valve 36 is closed. Configure.

冷却凝縮流路6を通過したガス中の粒子数を計数するために粒子計数器12が設けられている。計数器12は図1に示されたものと同じである。   A particle counter 12 is provided to count the number of particles in the gas that has passed through the cooling condensation channel 6. The counter 12 is the same as that shown in FIG.

粒子計数器12の下流には所定流量で排気するように駆動が制御される排気ポンプ46が設けられている。この実施例では、粒子計数器12と排気ポンプ46との間に流量計44が設けられている。流量計44の一例は、クリティカルオリフィスの上流側と下流側の圧力差を検出することによって流量を測定するものである。この実施例では、流路開閉バルブ36を開いた場合と閉じた場合でエアロゾルフローキャピラリ32を流れる試料ガスの流量が等しくなるように排気ポンプを制御する。   An exhaust pump 46 whose drive is controlled to exhaust at a predetermined flow rate is provided downstream of the particle counter 12. In this embodiment, a flow meter 44 is provided between the particle counter 12 and the exhaust pump 46. An example of the flow meter 44 measures the flow rate by detecting the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the critical orifice. In this embodiment, the exhaust pump is controlled so that the flow rate of the sample gas flowing through the aerosol flow capillary 32 is equal when the flow path opening / closing valve 36 is opened and closed.

この実施例において、動作の一例を示すと、流路開閉バルブ36が開放されている状態では、スプリッタ30は試料ガス流路2から吸入した試料ガスがエアロゾルフローキャピラリ32を流れるエアロゾルフローとシースガス流路34を流れるシースガスに分流される。シースガス流路34へ導かれた試料ガス中の粒子はフィルタ38によって除去され、粒子成分を含まないガスがシースガスとして蒸気飽和流路40を経てアルコール蒸気により飽和状態となり、エアロゾルフローキャピラリ32を流れてきたエアロゾルフローと合流して冷却凝縮流路6に導かれる。シースガスとエアロゾルフローキャピラリとの合流ガスが冷却凝縮流路6を通ることによってエアロゾルフロー中の微粒子が粒子径を大きくするように成長し、一定の粒子径以上の微粒子が粒子計数器12により計数される。   In this embodiment, as an example of the operation, in the state where the flow path opening / closing valve 36 is opened, the splitter 30 has an aerosol flow and a sheath gas flow in which the sample gas sucked from the sample gas flow path 2 flows through the aerosol flow capillary 32. The gas is diverted to the sheath gas flowing through the passage 34. Particles in the sample gas guided to the sheath gas flow path 34 are removed by the filter 38, and the gas not containing the particle component is saturated as a sheath gas by the alcohol vapor through the vapor saturation flow path 40 and flows through the aerosol flow capillary 32. Then, it joins the aerosol flow and is guided to the cooling condensing flow path 6. The combined gas of the sheath gas and the aerosol flow capillary passes through the cooling condensation channel 6 so that the fine particles in the aerosol flow grow so as to increase the particle diameter, and the fine particles having a certain particle diameter or more are counted by the particle counter 12. The

流路開閉バルブ36が閉じられている状態では、試料ガス流路2から吸入した試料ガスはスプリッタ30で分流されず、シースガス流路34をガスが流れない。そのため、エアロゾルフローキャピラリ32を流れてきたエアロゾルフローにシースガス流路34からのシースガスが供給されることはなく、エアロゾルフロー中の微粒子は冷却凝縮流路6で成長することなくそのままの大きさで粒子計数器12に導かれる。   In a state where the flow path opening / closing valve 36 is closed, the sample gas sucked from the sample gas flow path 2 is not diverted by the splitter 30 and no gas flows through the sheath gas flow path 34. Therefore, the sheath gas from the sheath gas flow path 34 is not supplied to the aerosol flow that has flowed through the aerosol flow capillary 32, and the fine particles in the aerosol flow are not grown in the cooling condensing flow path 6 and remain in the same size. Guided to the counter 12.

したがって、流路開閉バルブ36を開放している状態と閉じている状態において、それぞれエアロゾルフローキャピラリ32を流れてくるエアロゾルフローの流量を同じにして粒子数の計数を行なえば、実施例1と同様に、試料ガス中の微粒子の粒子径の分布を測定することができる。   Accordingly, if the flow rate of the aerosol flow flowing through the aerosol flow capillary 32 is the same in each of the opened state and the closed state of the flow path opening / closing valve 36 and the number of particles is counted, the same as in the first embodiment. In addition, the particle size distribution of the fine particles in the sample gas can be measured.

本発明は自動車の排気ガスや工場からの排出ガスなどを対象とする環境測定に利用することができる。   The present invention can be used for environmental measurement for automobile exhaust gas, factory exhaust gas, and the like.

2 試料ガス流路
3 主流路
4 バイパス流路
5,40 蒸気飽和流路
6 冷却凝縮流路
7 3方切替えバルブ
8 調整流路
12 粒子計数器
14,16,26,38 フィルタ
18,44 流量計
24,46 排気ポンプ
30 スプリッタ
32 エアロゾルフローキャピラリ
34 シースガス流路
36 流路開閉バルブ
2 Sample gas flow path 3 Main flow path 4 Bypass flow path 5,40 Steam saturation flow path 6 Cooling condensation flow path 7 Three-way switching valve 8 Adjustment flow path 12 Particle counter 14, 16, 26, 38 Filter 18, 44 Flow meter 24, 46 Exhaust pump 30 Splitter 32 Aerosol flow capillary 34 Sheath gas flow path 36 Flow path opening / closing valve

Claims (3)

ナノメータサイズの微小粒子を含む大気圧状態のエアロゾルを試料ガスとして吸入する試料ガス流路と、
ガス中の粒子数を計数する粒子計数器と、
前記試料ガス流路からの試料ガスをその試料ガス中の微粒子を蒸気により成長させて前記粒子計数器に導く粒子成長流路と、
前記試料ガス流路からの試料ガスをその試料ガス中の微粒子を成長させることなく前記粒子計数器に導く粒子非成長流路と、
前記試料ガス流路からの試料ガスを前記粒子成長流路又は粒子非成長流路のいずれか一方に切り替えて導く切替え機構と、を備えたエアロゾル微粒子計測装置。
A sample gas flow path for inhaling atmospheric pressure aerosol containing nanometer-sized fine particles as a sample gas;
A particle counter for counting the number of particles in the gas;
A particle growth channel that guides the sample gas from the sample gas channel to the particle counter by growing fine particles in the sample gas by vapor;
A particle non-growth flow path that guides the sample gas from the sample gas flow path to the particle counter without growing fine particles in the sample gas;
An aerosol fine particle measuring apparatus comprising: a switching mechanism that switches and guides the sample gas from the sample gas channel to either the particle growth channel or the particle non-growth channel.
前記粒子非成長流路は前記試料ガス流路からの試料ガスが前記粒子成長流路を通ることなく前記粒子計数器に導かれるように粒子成長流路とは別途設けられた流路であり、
前記切替え機構は、前記試料ガス流路を前記粒子成長流路又は粒子非成長流路のいずれか一方に切り替えて接続するものである請求項1に記載のエアロゾル微粒子計測装置。
The particle non-growth channel is a channel separately provided from the particle growth channel so that the sample gas from the sample gas channel is guided to the particle counter without passing through the particle growth channel,
The aerosol fine particle measuring apparatus according to claim 1, wherein the switching mechanism switches and connects the sample gas flow channel to either the particle growth flow channel or the particle non-growth flow channel.
前記粒子成長流路と粒子非成長流路は共通のガス流通流路からなるものであり、
前記試料ガス流路と前記ガス流通流路との間に設けられ試料ガスの一部を取り出すスプリッタ、及び前記スプリッタにより取り出されたガスを微粒子を取り除いて飽和蒸気を含ませたシースガスとして前記ガス流通流路を流れる試料ガスに合流させるシースガス流路をさらに備え、
前記切替え機構は前記シースガス流路上に設けられシースガス流路中におけるガスの流通のオン・オフを切り替えるものであり、
前記ガス流通流路は、前記切替え機構が前記シースガス流路中においてガスを流通させているときに試料ガスとシースガスとの混合ガスを冷却凝縮することにより試料ガス中の微粒子を成長させて粒子計数器へ導く前記粒子成長流路を構成し、前記切替え機構が前記シースガス流路中におけるガス流を遮断しているときに試料ガスをそのまま粒子計数器に導く粒子非成長流路を構成するものである請求項1に記載のエアロゾル微粒子計測装置。
The particle growth channel and the particle non-growth channel consist of a common gas flow channel,
The gas flow as a splitter provided between the sample gas flow channel and the gas flow flow channel to extract a part of the sample gas, and a sheath gas containing saturated vapor by removing fine particles from the gas extracted by the splitter A sheath gas flow path for joining the sample gas flowing through the flow path,
The switching mechanism is provided on the sheath gas flow path to switch on / off of gas flow in the sheath gas flow path,
The gas flow channel grows fine particles in the sample gas by cooling and condensing a mixed gas of the sample gas and the sheath gas when the switching mechanism is circulating the gas in the sheath gas flow channel, thereby counting particles. A particle non-growth channel that guides the sample gas directly to the particle counter when the switching mechanism blocks the gas flow in the sheath gas channel. The aerosol fine particle measuring apparatus according to claim 1.
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