JP2017003384A - Particle measuring device and particle measuring method - Google Patents

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和也 辻本
Kazuya Tsujimoto
和也 辻本
恭子 池田
Kyoko Ikeda
恭子 池田
藤原 馨
Kaoru Fujiwara
馨 藤原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle measuring device and a particle measuring method using a condensation nucleus method capable of detecting microscopic particles in sampling gas with a high detection rate even when the sampling gas flows at a large flow rate.SOLUTION: A particle measuring device comprises: a saturated vapor production device 1 which produces high temperature saturated vapor; a condensation pipe 2 where the saturated vapor produced in the saturation vapor production device 1 and sampling gas including microscopic particles is introduced thereinto and condensation particles are generated in a manner that allows vapor molecules in the saturated vapor to be condensed with the microscopic particles in the sampling gas as nuclei; and a particle measuring section 4 which measures the number of the microscopic particles by measuring the number of condensation particles generated in the condensation pipe 2. Both the saturated vapor and the sampling gas are introduced into the condensation pipe 2 in laminar flows and a mixed flow of the saturated vapor and the sampling gas in the condensation pipe 2 also forms a laminar flow.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、微小パーティクルを核として蒸気分子を凝縮させることによりパーティクルを成長させてパーティクルの数を計測する凝縮核法によるパーティクル計測装置およびパーティクル計測方法に関する。   The present invention relates to a particle measuring apparatus and a particle measuring method using a condensation nucleus method that grows particles by condensing vapor molecules using microparticles as nuclei and measures the number of particles.

半導体デバイスを製造する際には、成膜、フォトリソグラフィ、エッチング等の種々の処理が存在するが、これらの処理においては、半導体基板上にパーティクルが付着すると、形成されたデバイスの性能が低下したり不良が発生したりするため、処理装置をクリーンルーム内に設置し、極めてパーティクルの少ない清浄な雰囲気で処理を行う必要がある。   When manufacturing a semiconductor device, there are various processes such as film formation, photolithography, and etching. In these processes, if particles adhere to the semiconductor substrate, the performance of the formed device deteriorates. Therefore, it is necessary to install the processing apparatus in a clean room and perform processing in a clean atmosphere with very few particles.

このため、処理装置内やクリーンルーム内のパーティクルの個数を計測器で計測し、発塵を速やかに検出することが求められている。パーティクルはナノサイズの微小なものであってもデバイス性能に影響を与えるため、計測器としてはナノサイズの気中パーティクルを計測することができる凝縮核計数器(CNCまたはCPC)が用いられている。   For this reason, it is required to quickly detect dust by measuring the number of particles in the processing apparatus or clean room with a measuring instrument. Condensed nucleus counters (CNC or CPC) that can measure nano-sized airborne particles are used as measuring instruments because particles affect the device performance even if they are nano-sized. .

凝縮核計数器は、微小パーティクルをアルコールや水等の過飽和蒸気中に通し、粒子を核として蒸気分子を凝縮させることにより、粒子を成長させ、検出部にて成長した粒子を検出するものである。光散乱による検出器の検出限界の粒径は通常100nm程度であるが、凝縮核計数器では粒子を成長させるため、数nmの粒子も検出可能である。   The condensation nucleus counter is used to pass particles through supersaturated vapors such as alcohol and water, and to condense the vapor molecules using the particles as nuclei, thereby growing the particles and detecting the grown particles at the detection unit. . The particle size at the detection limit of the detector due to light scattering is usually about 100 nm. However, since the condensed nucleus counter grows particles, it can detect particles of several nm.

このような凝縮核計数器として、非特許文献1には、飽和部にて過飽和蒸気を形成した後、細管のサンプリングノズルを介してサンプリング気体を凝縮管の中心に導入し、その周りにシースエアーと呼ばれる空気を流すことで、サンプリング気体中の粒子(パーティクル)の壁への付着を抑制するものが記載されている。   As such a condensation nucleus counter, Non-Patent Document 1 discloses that a supersaturated vapor is formed in a saturated portion, and then a sampling gas is introduced into the center of the condensation tube via a thin tube sampling nozzle, and sheath air is formed around it. The thing which suppresses adhesion to the wall of the particle | grains (particle) in sampling gas by flowing air called is described.

さらに、非特許文献2には、サンプリング気体と高温の飽和蒸気を乱流混合させて凝縮を起こし、断熱管を通過させることで粒子(パーティクル)の成長サイズを制御する蒸気混合型凝縮核計数器が記載されている。   Further, Non-Patent Document 2 discloses a vapor mixing type condensation nucleus counter that controls the growth size of particles by causing turbulent mixing of sampling gas and high-temperature saturated vapor to cause condensation and passing through a heat insulating tube. Is described.

さらにまた、非特許文献3には、凝縮核計数器の原理と、非特許文献1、2に記載されたものを含む種々の凝縮核計数器の性能評価を行った結果が記載されている。   Furthermore, Non-Patent Document 3 describes the principle of the condensation nucleus counter and the results of performance evaluation of various condensation nucleus counters including those described in Non-Patent Documents 1 and 2.

カタログ TSI社 model 3025ACatalog TSI model 3025A 福島信彦 博士論文(平成7年) 「蒸気混合型凝縮核計数器とその応用に関する研究」 1章〜2章、3.2.2(1−103ページ)Dr. Nobuhiko Fukushima Doctoral Thesis (1995) “Studies on Steam-Mixed Condensed Nucleus Counters and Their Applications” Chapters 1-2 and 3.2.2 (page 1-103) 奥山喜久夫ら エアロゾル研究,8(3),200−211ページ(1993)Kikuo Okuyama et al. Aerosol Research, 8 (3), pp. 200-211 (1993)

ところで、近時、低濃度で100nm以下の微小な気中パーティクルを計測することが要求されており、このようなパーティクルを精度よく測定するためにはサンプリング流量を増加させる必要がある。   By the way, recently, it is required to measure minute air particles having a low concentration of 100 nm or less, and in order to accurately measure such particles, it is necessary to increase the sampling flow rate.

しかし、非特許文献1に記載された計測器でサンプリング気体の流量を増加させると、細管であるサンプリングノズルからのサンプリング気体の噴出速度が極めて高いものとなる。このためサンプリング気体が乱流となり、パーティクルを核として蒸気分子が凝縮して形成された凝縮粒子が壁部へ付着し、検出率が低いものとなる。サンプリングノズルの径を太くすることで流速が低下し、乱流を抑制することが可能となるが、壁からの伝熱と加湿が不十分なため飽和度が低い領域が生じる。このため、検出され得る大きさに成長しない粒子が少なからず存在し、やはり検出率が低いものとなる。   However, when the flow rate of the sampling gas is increased by the measuring instrument described in Non-Patent Document 1, the ejection speed of the sampling gas from the sampling nozzle that is a thin tube becomes extremely high. For this reason, the sampling gas becomes a turbulent flow, the condensed particles formed by condensing vapor molecules with the particles as nuclei adhere to the wall portion, and the detection rate becomes low. Increasing the diameter of the sampling nozzle reduces the flow velocity and suppresses turbulent flow, but produces a region with low saturation due to insufficient heat transfer and humidification from the wall. For this reason, there are not a few particles that do not grow to a size that can be detected, and the detection rate is still low.

一方、非特許文献2に記載された蒸気混合型凝縮核計数器は、大流量化の実現可能性を示したものであるが、サンプリング気体と高温飽和蒸気とを乱流混合により混合するため、非特許文献3にも記載されているように、サンプリング気体中のパーティクルを核として蒸気分子が凝縮して形成された凝縮粒子が凝縮管の内壁に付着しやすく、検出率が低いものとなる可能性がある。   On the other hand, the vapor mixing type condensation nucleus counter described in Non-Patent Document 2 shows the feasibility of increasing the flow rate, but in order to mix sampling gas and high temperature saturated steam by turbulent mixing, As described in Non-Patent Document 3, condensed particles formed by condensation of vapor molecules using particles in sampling gas as nuclei are likely to adhere to the inner wall of the condensing tube, resulting in a low detection rate. There is sex.

したがって、本発明は、サンプリング気体を大流量化しても、高い検出率でサンプリング気体中の微細パーティクルを検出することができる凝縮核法によるパーティクル計測装置およびパーティクル計測方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a particle measuring apparatus and a particle measuring method by a condensation nucleus method that can detect fine particles in a sampling gas at a high detection rate even when the sampling gas is increased in flow rate. .

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点は、高温の飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生器と、前記飽和蒸気発生器で発生した前記飽和蒸気が導入されるとともに、微小パーティクルを含むサンプリング気体が導入され、前記サンプリング気体中の微小パーティクルを核として前記飽和蒸気中の蒸気分子が凝縮された凝縮粒子が形成される凝縮管と、前記凝縮管で形成された凝縮粒子の個数を計測することにより前記微小パーティクルの個数を求めるパーティクル計測部とを有し、前記飽和蒸気および前記サンプリング気体は、いずれも層流状態で前記凝縮管内に導入され、かつ前記凝縮管内で前記飽和蒸気および前記サンプリング気体の混合流が層流となるようにされることを特徴とするパーティクル計測装置を提供する。   In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention includes a saturated steam generator that generates high-temperature saturated steam, the saturated steam generated in the saturated steam generator is introduced, and includes a minute particle A sampling gas is introduced, a condensation tube in which condensed particles are formed by condensing vapor molecules in the saturated vapor with minute particles in the sampling gas as nuclei, and the number of condensed particles formed in the condensation tube is measured. A particle measuring unit for determining the number of the fine particles, and both the saturated vapor and the sampling gas are introduced into the condensation tube in a laminar flow state, and the saturated vapor and the sampling gas in the condensation tube Provided is a particle measuring apparatus characterized in that a mixed flow of sampling gas is made into a laminar flow.

本発明の第2の観点は、高温の飽和蒸気と、微小パーティクルを含むサンプリング気体とを、いずれも層流状態で凝縮管に導入し、かつ前記凝縮管内で前記飽和蒸気および前記サンプリング気体の混合流が層流となるようにし、前記凝縮管内で前記サンプリング気体中の微小パーティクルを核として前記飽和蒸気中の蒸気分子を凝縮させて凝縮粒子を形成し、前記凝縮管で形成された凝縮粒子の個数を計測することにより前記微小パーティクルの個数を求めることを特徴とするパーティクル計測方法を提供する。   The second aspect of the present invention is that a high-temperature saturated vapor and a sampling gas containing fine particles are both introduced into the condensing tube in a laminar flow state, and the saturated vapor and the sampling gas are mixed in the condensing tube. The flow is a laminar flow, condensing vapor molecules in the saturated vapor with the minute particles in the sampling gas as nuclei in the condensation tube to form condensed particles, and the condensed particles formed in the condensation tube There is provided a particle measuring method characterized in that the number of the minute particles is obtained by measuring the number.

前記凝縮管に導入された前記飽和蒸気および前記サンプリング気体のレイノルズ数、ならびに前記凝縮管内における前記混合流のレイノルズ数はいずれも4000より小さいことが好ましい。   It is preferable that the Reynolds number of the saturated vapor and the sampling gas introduced into the condensing tube and the Reynolds number of the mixed flow in the condensing tube are both smaller than 4000.

前記飽和蒸気および前記サンプリング気体は、サンプリングノズルにより前記凝縮管の長手方向に平行な平行流となるように前記凝縮管に導入されるように構成することができる。この場合に、前記凝縮管は、一方向に延びかつ前記飽和蒸気の流れが平行流となる定常部を有し、前記サンプリングノズルは、前記定常部の中心部に前記定常部の軸方向と平行になるように挿入されていることが好ましい。   The saturated vapor and the sampling gas can be configured to be introduced into the condensing tube so as to be parallel flow parallel to the longitudinal direction of the condensing tube by a sampling nozzle. In this case, the condensing tube has a stationary part that extends in one direction and the flow of the saturated vapor becomes a parallel flow, and the sampling nozzle is parallel to the axial direction of the stationary part at the center of the stationary part. It is preferable to be inserted so that

前記蒸気発生器は、本体容器と、本体容器に乾燥気体を導入する導入部と、前記本体容器の内壁に設けられ、液体を保持する液体保持部と、前記本体容器を加熱して、前記液体保持部に保持された液体を蒸発させるヒーターとを有し、前記乾燥気体は、旋回流の状態で前記本体容器内を通過し、前記本体容器の壁部で前記ヒーターの熱および前記液体の蒸気により前記乾燥気体が加温、加湿され、前記送出部から高温の飽和蒸気として送出される構成とすることが好ましい。   The steam generator includes a main body container, an introduction part that introduces dry gas into the main body container, a liquid holding part that is provided on an inner wall of the main body container, holds the liquid, and heats the main body container to A heater for evaporating the liquid held in the holding unit, and the dry gas passes through the main body container in a swirling state, and heat of the heater and the vapor of the liquid at the wall of the main body container It is preferable that the dry gas is heated and humidified by the above, and is sent out as high-temperature saturated steam from the delivery unit.

本発明によれば、飽和蒸気およびサンプリング気体は、いずれも層流状態で凝縮管内に導入され、かつ凝縮管内で飽和蒸気およびサンプリング気体の混合流が層流となるようにされるので、サンプリング気体を大流量化した場合でも、凝縮管の内壁に凝縮粒子が付着することが抑制され、サンプリング気体中の微細パーティクルを高い検出率で検出することができる。   According to the present invention, the saturated vapor and the sampling gas are both introduced into the condenser tube in a laminar flow state, and the mixed flow of the saturated vapor and the sampling gas becomes a laminar flow in the condenser tube. Even when the flow rate is increased, the condensation particles are prevented from adhering to the inner wall of the condensing tube, and fine particles in the sampling gas can be detected with a high detection rate.

本発明の一実施形態に係るパーティクル計測装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the particle measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 蒸気発生器の好ましい例を示す図であり、(a)は縦断面図、(b)は蒸気出口部分の横断面図、(c)は清浄空気入口部分の横断面図である。It is a figure which shows the preferable example of a steam generator, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a cross-sectional view of a steam outlet part, (c) is a cross-sectional view of a clean air inlet part. 従来の蒸気混合型の凝縮核計数器に用いられている蒸気発生器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the steam generator used for the conventional vapor | steam mixing type condensation nucleus counter. 本発明の実施形態に係るパーティクル計測装置の熱流体シミュレーションを行う際の凝縮管およびサンプリングノズルの寸法、および条件を示す概略図である。It is the schematic which shows the dimension of the condensing tube and sampling nozzle at the time of performing the thermal fluid simulation of the particle measuring device which concerns on embodiment of this invention, and conditions. サンプリングノズルの直径を5mmとした場合と20mmとした場合の凝縮管内部のガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the gas inside a condensing tube when the diameter of a sampling nozzle is 5 mm, and 20 mm. 凝縮管の壁面が断熱壁の場合、壁面温度が20℃の場合、および60℃の場合について、過飽和度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of supersaturation about the case where the wall surface temperature is 20 degreeC, and the case where the wall surface temperature is 20 degreeC when the wall surface of a condensation tube is a heat insulation wall. 図3に示す従来の蒸気混合型の凝縮核計数器に用いられている蒸気発生器と、図2に示す好ましい例である蒸気発生器とについて、熱流体シミュレーションにより温度変化を解析した結果を示す図である。FIG. 3 shows the result of analyzing the temperature change of the steam generator used in the conventional vapor mixing type condensation nucleus counter shown in FIG. 3 and the steam generator as a preferred example shown in FIG. 2 by thermal fluid simulation. FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
<パーティクル計測装置の構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るパーティクル計測装置を示す断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<Configuration of particle measuring device>
FIG. 1 is a sectional view showing a particle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

パーティクル計測装置100は、蒸気混合型凝縮核計数器として構成されるものであり、蒸気発生器1と、凝縮管2と、サンプリングノズル3と、パーティクル計測部4とを有する。   The particle measuring apparatus 100 is configured as a vapor mixing type condensation nucleus counter, and includes a vapor generator 1, a condenser tube 2, a sampling nozzle 3, and a particle measuring unit 4.

蒸気発生器1は、高温の飽和蒸気を発生するものであり、その構造は特に限定されない。蒸気発生器1としては、例えば、本体容器と、その内壁に設けられた吸水性を有する多孔質シートであるウィックとを有するものを用いることができる。ウィックには液体タンクから水やアルコール等の液体が供給される。ウィックは液体タンクから供給される液体により湿らされた状態とされ、本体容器に壁部がヒーターにより加熱されることによりウィックに保持された液体が蒸発する。そして、本体容器に乾燥気体、例えば乾燥清浄空気を通過させ、これを液体が蒸発して形成された蒸気により加温および加湿して、高温の飽和蒸気を発生させる。   The steam generator 1 generates high-temperature saturated steam, and its structure is not particularly limited. As the steam generator 1, what has a main body container and the wick which is the porous sheet which has the water absorption provided in the inner wall can be used, for example. The wick is supplied with a liquid such as water or alcohol from a liquid tank. The wick is wetted by the liquid supplied from the liquid tank, and the liquid held in the wick evaporates when the wall portion of the main body container is heated by the heater. Then, a dry gas, for example, dry clean air is passed through the main body container, and this is heated and humidified by the vapor formed by evaporation of the liquid to generate high-temperature saturated vapor.

凝縮管2は、飽和蒸気が導入される導入部11と、導入部11と直交する方向に延び、その中に飽和蒸気が平行流として流れる定常部12とを有しており、導入部11を介してその中に蒸気発生器1で発生した飽和蒸気が供給される。導入部11と定常部12との間は曲管部13となっている。凝縮管2の壁部は、断熱材料で構成された断熱壁となっている。なお、凝縮管2の壁部を伝熱材料で構成して外側から所望の温度に加熱してもよい。凝縮管2は、大流量化が可能なようにその直径が大きく設定され、例えばパーティクル計測部4の最大検出面積に対応する直径とされる。凝縮管2への飽和蒸気の供給条件は、凝縮管2の中を流れる飽和蒸気流が層流となるように設定される。例えば、凝縮管2の直径に対し、飽和蒸気流が層流となるように、供給される飽和蒸気の流量等が調整されるようになっている。   The condensing pipe 2 has an introduction part 11 into which saturated steam is introduced, and a stationary part 12 that extends in a direction orthogonal to the introduction part 11 and in which saturated steam flows as a parallel flow. The saturated steam generated by the steam generator 1 is supplied to the inside. A curved pipe section 13 is provided between the introduction section 11 and the stationary section 12. The wall portion of the condenser tube 2 is a heat insulating wall made of a heat insulating material. In addition, you may comprise the wall part of the condensation pipe | tube 2 with a heat-transfer material, and may heat it to desired temperature from the outside. The diameter of the condensing tube 2 is set to be large so that a large flow rate is possible. For example, the condensing tube 2 has a diameter corresponding to the maximum detection area of the particle measuring unit 4. The condition for supplying saturated steam to the condenser tube 2 is set so that the saturated steam flow flowing in the condenser tube 2 becomes a laminar flow. For example, the flow rate or the like of the supplied saturated steam is adjusted so that the saturated steam flow becomes a laminar flow with respect to the diameter of the condenser tube 2.

サンプリングノズル3は、凝縮管2の定常部12の中心部に定常部12の軸方向と平行になるように挿入されており、ナノレベルの微小パーティクルを含む気体をクリーンルーム等からサンプリングし、凝縮管2の長手方向に平行な平行流となるように凝縮管2に導入するようになっている。サンプリング気体の温度は15〜30℃程度であり、サンプリングノズル3の壁部は、断熱材料で構成された断熱壁となっている。   The sampling nozzle 3 is inserted in the central part of the stationary part 12 of the condensing tube 2 so as to be parallel to the axial direction of the stationary part 12, and samples a gas containing nano-level microparticles from a clean room or the like. 2 is introduced into the condensing tube 2 so as to have a parallel flow parallel to the longitudinal direction. The temperature of sampling gas is about 15-30 degreeC, and the wall part of the sampling nozzle 3 is a heat insulation wall comprised with the heat insulation material.

サンプリングノズル3は、凝縮管2の定常部12において飽和蒸気流が平行流になった部分にサンプリング気体を供給することが可能な長さを有している。   The sampling nozzle 3 has such a length that the sampling gas can be supplied to a portion where the saturated vapor flow becomes a parallel flow in the stationary portion 12 of the condensing tube 2.

サンプリングノズル3からは、従来よりも大流量のサンプリング気体が供給される。サンプリング気体の流量は、1〜100L/minとされる。そして、サンプリングノズル3から凝縮管2内に供給されるサンプリング流が層流になるように条件が設定される。具体的には、供給されるサンプリング気体の流量に対応して、サンプリングノズル3から凝縮管2内に供給されるサンプリング流が層流になるようにサンプリングノズル3の直径が設定される。例えば、サンプリング気体の流量が50L/min程度であれば、サンプリングノズル3の直径は20mm程度に設定される。サンプリングノズル3の径を小さくして流量(流速)を大きくした場合は、サンプリング気体の流れ(サンプリング流)が乱流になるおそれがある。   From the sampling nozzle 3, a sampling gas having a larger flow rate than the conventional one is supplied. The flow rate of the sampling gas is 1 to 100 L / min. The conditions are set so that the sampling flow supplied from the sampling nozzle 3 into the condensing tube 2 becomes a laminar flow. Specifically, the diameter of the sampling nozzle 3 is set so that the sampling flow supplied from the sampling nozzle 3 into the condensing tube 2 becomes a laminar flow corresponding to the flow rate of the supplied sampling gas. For example, if the sampling gas flow rate is about 50 L / min, the diameter of the sampling nozzle 3 is set to about 20 mm. When the diameter of the sampling nozzle 3 is reduced to increase the flow rate (flow velocity), the sampling gas flow (sampling flow) may become turbulent.

凝縮管2の定常部12では、飽和蒸気流とサンプリング流が層流状態で混合され、層流状態の混合流が形成される。本例の場合は、層流状態の飽和蒸気流と層流状態のサンプリング流とが平行に流れて混合されるので混合流が必然的に層流状態となるが、例えば、層流状態の飽和蒸気流と層流状態のサンプリング流が直交した状態で混合する場合等は、混合流が層流になるように、流量条件等を調整する必要がある。   In the steady portion 12 of the condenser tube 2, the saturated vapor flow and the sampling flow are mixed in a laminar flow state to form a mixed flow in a laminar flow state. In the case of this example, the laminar saturated vapor flow and the laminar sampling flow flow and mix in parallel, so the mixed flow inevitably becomes laminar. When mixing is performed in a state where the vapor flow and the sampling flow in the laminar flow state are orthogonal to each other, it is necessary to adjust the flow rate condition and the like so that the mixed flow becomes a laminar flow.

流れの状態は、以下の式で示すレイノルズ数Reで表すことができ、Reが大きいほど流れの乱れが大きくなる。凝縮管2内で飽和蒸気流、サンプリング流、および混合流が所望の層流状態となるためには、飽和蒸気流、サンプリング流、および混合流のレイノルズ数Reが4000より小さいことが好ましい。
Re=ρVd/μ
ただし、ρは密度(大気、飽和蒸気)、Vは流速、dは管の内径[m]、μは粘度(大気、飽和蒸気)である。
The state of the flow can be expressed by the Reynolds number Re expressed by the following formula. The larger the Re, the greater the disturbance of the flow. In order for the saturated vapor flow, the sampling flow, and the mixed flow to have a desired laminar flow state in the condenser tube 2, it is preferable that the Reynolds number Re of the saturated vapor flow, the sampling flow, and the mixed flow is smaller than 4000.
Re = ρVd / μ
Where ρ is the density (atmosphere, saturated steam), V is the flow velocity, d is the inner diameter [m] of the tube, and μ is the viscosity (atmosphere, saturated steam).

そして、飽和蒸気流とサンプリング流が混合されることにより、サンプリング流中の100nm以下程度の微小パーティクルを核として飽和蒸気流中の蒸気分子が凝縮され、パーティクル計測部4で計測可能なサブミクロンサイズ程度以上に成長した粒子となる。   Then, by mixing the saturated vapor flow and the sampling flow, the vapor molecules in the saturated vapor flow are condensed with the fine particles of about 100 nm or less in the sampling flow as the nucleus, and can be measured by the particle measuring unit 4. The particles grow to a degree or more.

この際のパーティクルの成長の程度は、凝縮管2の壁面温度および飽和蒸気の過飽和度、凝縮管2の定常部12におけるサンプリングノズル3の先端部に対応する位置からパーティクル計測部4側端部までの滞留時間、飽和蒸気およびサンプリング流の流量等によって決定される。滞留時間は、飽和蒸気およびサンプリング流の流量および凝縮管2の定常部12におけるサンプリングノズル3の先端部に対応する位置からパーティクル計測部4までの長さにより決定される。   The degree of particle growth at this time is from the temperature corresponding to the wall surface temperature of the condenser tube 2 and the degree of supersaturation of the saturated vapor, from the position corresponding to the tip of the sampling nozzle 3 in the stationary part 12 of the condenser tube 2 to the end of the particle measuring part 4 The residence time, saturation steam, sampling flow rate, etc. The residence time is determined by the flow rate of the saturated vapor and the sampling flow and the length from the position corresponding to the tip of the sampling nozzle 3 in the stationary part 12 of the condenser tube 2 to the particle measuring part 4.

凝縮管2の壁面温度は、40〜60℃が好ましく、飽和蒸気の過飽和度は1〜2程度が好ましく、滞留時間は0.1〜1sec程度、例えば0.2sec程度が好ましい。また、サンプリング気体の流量が上述した1〜100L/minの場合には、凝縮管2に供給される飽和蒸気の流量は0.2〜20L/minが好ましい。   The wall surface temperature of the condenser 2 is preferably 40 to 60 ° C., the degree of supersaturation of saturated steam is preferably about 1 to 2, and the residence time is preferably about 0.1 to 1 sec, for example about 0.2 sec. Moreover, when the flow rate of the sampling gas is 1 to 100 L / min as described above, the flow rate of the saturated vapor supplied to the condensing tube 2 is preferably 0.2 to 20 L / min.

パーティクル計測部4は、凝縮管2で形成された凝縮粒子の個数を計測することにより、気体中のパーティクルの個数を求めるものであり、一般的に用いる光学式のパーティクル計測器を用いることができる。その中でも広範囲のパーティクルを計測することができる光学系が好ましい。パーティクル計測部4は、筐体21と、筐体21内にレーザー光を照射するレーザー発振器22と、凝縮粒子がレーザー光を通過する際にパーティクルにより発生する散乱孔を受光する検出器23とを有し、受光された散乱光を電気信号に変換してパーティクルの数を計測する。   The particle measuring unit 4 determines the number of particles in the gas by measuring the number of condensed particles formed in the condensing tube 2, and a generally used optical particle measuring instrument can be used. . Among these, an optical system capable of measuring a wide range of particles is preferable. The particle measuring unit 4 includes a housing 21, a laser oscillator 22 that irradiates laser light into the housing 21, and a detector 23 that receives scattering holes generated by the particles when condensed particles pass through the laser light. The number of particles is measured by converting the received scattered light into an electrical signal.

筐体21には排気口24が形成されており、排気口24には配管25が接続されている。配管25は、飽和蒸気発生器1の導入口に接続されている。配管25にはポンプ26およびフィルタ27等が設けられている。そして、フィルタ27によりパーティクル計測部4から排出された気体の水分や異物が除去されて乾燥気体、例えば清浄空気として飽和蒸気発生器1に供給されるようになっている。   An exhaust port 24 is formed in the housing 21, and a pipe 25 is connected to the exhaust port 24. The pipe 25 is connected to the inlet of the saturated steam generator 1. The pipe 25 is provided with a pump 26, a filter 27, and the like. The filter 27 removes moisture and foreign matter from the gas discharged from the particle measuring unit 4 and supplies the gas to the saturated steam generator 1 as dry gas, for example, clean air.

<パーティクル計測装置の動作>
以上のように構成されたパーティクル計測装置100においては、ポンプ26を作動させ、蒸気発生器1に乾燥気体として乾燥清浄空気を通過させ、その中で水やアルコール等の液体をヒーターで加熱することにより発生した蒸気により高温の飽和蒸気を発生させる。
<Operation of particle measuring device>
In the particle measuring apparatus 100 configured as described above, the pump 26 is operated, and dry clean air is passed through the steam generator 1 as dry gas, and liquid such as water or alcohol is heated with a heater therein. High temperature saturated steam is generated by the steam generated by

蒸気発生器1で発生した飽和蒸気は、凝縮管2に層流状態で供給される。このとき、凝縮管2内の飽和蒸気の流れが層流になるように飽和蒸気の流量等の条件が設定される。   The saturated steam generated by the steam generator 1 is supplied to the condenser tube 2 in a laminar flow state. At this time, conditions such as the flow rate of the saturated steam are set so that the flow of the saturated steam in the condensation pipe 2 becomes a laminar flow.

一方、凝縮管2内へはサンプリングノズル3からサンプリング気体が層流状態で供給される。このときのサンプリング気体の流量は、1〜100L/minが好ましい。このとき、サンプリングノズル3から凝縮管2内に供給されるサンプリング流が層流になるように、サンプリング気体の流量に対応してサンプリングノズル3の直径が設定されている。   On the other hand, the sampling gas is supplied into the condensing tube 2 from the sampling nozzle 3 in a laminar flow state. The flow rate of the sampling gas at this time is preferably 1 to 100 L / min. At this time, the diameter of the sampling nozzle 3 is set in accordance with the flow rate of the sampling gas so that the sampling flow supplied from the sampling nozzle 3 into the condensing tube 2 becomes a laminar flow.

サンプリングノズル3からは、凝縮管2内で飽和蒸気が平行流になった部分にサンプリング気体が供給され、飽和蒸気流とサンプリング流が層流状態で混合され、層流状態の混合流が形成される。すなわち、凝縮管2内で飽和蒸気流、サンプリング流、および混合流がいずれも層流状態となるようにされる。このとき、飽和蒸気流、サンプリング流、および混合流のいずれも、レイノルズ数Reが4000より小さいことが好ましい。   Sampling gas is supplied from the sampling nozzle 3 to the portion where the saturated vapor is in parallel flow in the condenser tube 2, and the saturated vapor flow and the sampling flow are mixed in a laminar flow state to form a mixed flow in a laminar flow state. The That is, the saturated vapor flow, the sampling flow, and the mixed flow are all made into a laminar flow state in the condensation pipe 2. At this time, the Reynolds number Re is preferably smaller than 4000 in any of the saturated vapor flow, the sampling flow, and the mixed flow.

そして、飽和蒸気流とサンプリング流が混合されることにより、サンプリング流中の100nm以下程度の微小パーティクルを核として飽和蒸気流中の蒸気分子が凝縮され、パーティクルがサブミクロンサイズ程度以上に成長する。   Then, by mixing the saturated vapor flow and the sampling flow, the vapor molecules in the saturated vapor flow are condensed using the fine particles of about 100 nm or less in the sampling flow as nuclei, and the particles grow to about the submicron size or more.

この際のパーティクルの成長の程度は、凝縮管2の壁面温度および飽和蒸気の過飽和度、凝縮管2の定常部12におけるサンプリングノズル3の先端部に対応する位置からパーティクル計測部4側端部までの滞留時間、飽和蒸気およびサンプリング流の流量等によって決定される。   The degree of particle growth at this time is from the temperature corresponding to the wall surface temperature of the condenser tube 2 and the degree of supersaturation of the saturated vapor, from the position corresponding to the tip of the sampling nozzle 3 in the stationary part 12 of the condenser tube 2 to the end of the particle measuring part 4 The residence time, saturation steam, sampling flow rate, etc.

パーティクル計測部4で確実に計測可能な粒子系に成長させるためには、凝縮管2の壁面温度は、40〜60℃が好ましく、飽和蒸気の過飽和度は1〜2程度が好ましく、滞留時間は0.1〜1sec程度、例えば0.2sec程度が好ましい。また、サンプリング気体の流量が上述した1〜100L/minの場合には、凝縮管2に供給される飽和蒸気の流量は0.2〜20L/minが好ましい。   In order to grow into a particle system that can be reliably measured by the particle measuring unit 4, the wall surface temperature of the condensation tube 2 is preferably 40 to 60 ° C., the degree of supersaturation of saturated steam is preferably about 1 to 2, and the residence time is About 0.1 to 1 sec, for example, about 0.2 sec is preferable. Moreover, when the flow rate of the sampling gas is 1 to 100 L / min as described above, the flow rate of the saturated vapor supplied to the condensing tube 2 is preferably 0.2 to 20 L / min.

凝縮管2内で微小パーティクルを核として蒸気分子が凝縮して形成された凝縮粒子は、パーティクル計測部4に送られ、そこでその個数が計測される。   Condensed particles formed by condensing vapor molecules with fine particles as nuclei in the condensation tube 2 are sent to the particle measuring unit 4 where the number of particles is measured.

この場合に、本実施形態では、凝縮管2において、飽和蒸気流が層流状態で流れ、サンプリングノズル3から供給されるサンプリング流も層流状態で供給され、これらが層流状態で混合されて、混合流も層流となる。このため、サンプリング気体を大流量化した場合でも、凝縮管2の内壁に凝縮粒子が付着することが抑制され、サンプリング気体中の微細パーティクルを高い検出率で検出することができる。また、飽和蒸気の温度、飽和度等の条件を最適化することにより、凝縮管2内で微細パーティクルに蒸気分子を確実に凝縮させることができ、微細パーティクルの検出率をより高めることができる。   In this case, in this embodiment, the saturated vapor flow flows in the laminar flow state in the condensing tube 2, the sampling flow supplied from the sampling nozzle 3 is also supplied in the laminar flow state, and these are mixed in the laminar flow state. The mixed flow is also a laminar flow. For this reason, even when the sampling gas is increased in flow rate, it is possible to suppress the condensation particles from adhering to the inner wall of the condensing tube 2 and to detect fine particles in the sampling gas with a high detection rate. Further, by optimizing the conditions such as the temperature and the degree of saturation of the saturated vapor, it is possible to reliably condense the vapor molecules into the fine particles in the condensing tube 2 and to further increase the detection rate of the fine particles.

<蒸気発生器の好ましい例>
次に、蒸気発生器1の好ましい例について説明する。
図2は蒸気発生器の好ましい例を示す図であり、(a)は縦断面図、(b)は蒸気出口部分の横断面図、(c)は清浄空気入口部分の横断面図である。
<Preferred example of steam generator>
Next, a preferable example of the steam generator 1 will be described.
FIG. 2 is a view showing a preferred example of the steam generator, in which (a) is a longitudinal sectional view, (b) is a transverse sectional view of the steam outlet portion, and (c) is a transverse sectional view of the clean air inlet portion.

本例の蒸気発生器1は、円筒状をなす本体容器31と、本体容器31の一方の端部に設けられた清浄空気等の乾燥気体を導入するための導入管32と、本体容器31の他方の端部に設けられた飽和蒸気を送出するための送出管33とを有している。導入管32および送出管33は、いずれもその軸方向が本体容器31における円周側面の接線方向になるように接続されている。   The steam generator 1 of this example includes a cylindrical main body container 31, an introduction pipe 32 for introducing dry gas such as clean air provided at one end of the main body container 31, And a delivery pipe 33 for delivering saturated steam provided at the other end. Both the introduction pipe 32 and the delivery pipe 33 are connected so that the axial direction thereof is the tangential direction of the circumferential side surface of the main body container 31.

本体容器31の内部の中心部には、一方の端部から他方の端部に至り、円柱状をなす中心棒34が設けられている。また、本体容器31の内壁全面および中心棒34の表面全面には吸水性を有する多孔質シートであるウィック35が設けられている。さらに、本体容器31の周囲にはヒーター36が設けられている。また、ウィック35に水やアルコール等の液体を供給するための液体タンク(図示せず)が設けられている。   A central bar 34 having a cylindrical shape is provided at the center of the main body container 31 from one end to the other end. Further, a wick 35 that is a porous sheet having water absorption is provided on the entire inner wall of the main body container 31 and the entire surface of the center bar 34. Further, a heater 36 is provided around the main body container 31. Further, a liquid tank (not shown) for supplying a liquid such as water or alcohol to the wick 35 is provided.

このように構成される蒸気発生器1においては、導入管32を介して乾燥清浄空気等の乾燥気体を本体容器31内に導入する。このとき、導入管32および送出管33は本体容器31の円周側面の接線方向になるように設けられているので、導入管32から本体容器31内に導入された乾燥清浄空気等の乾燥気体は、円周方向に沿った流れになり、本体容器31内には図2(a)に示すような旋回流が形成され、旋回流を保ったまま送出管33に至り、送出管33から送出される。   In the steam generator 1 configured as described above, a dry gas such as dry clean air is introduced into the main body container 31 through the introduction pipe 32. At this time, since the introduction pipe 32 and the delivery pipe 33 are provided so as to be in the tangential direction of the circumferential side surface of the main body container 31, a dry gas such as dry clean air introduced into the main body container 31 from the introduction pipe 32. 2 is a flow along the circumferential direction, and a swirl flow as shown in FIG. 2A is formed in the main body container 31, reaches the delivery pipe 33 while maintaining the swirl flow, and is sent from the feed pipe 33. Is done.

一方、液体タンク(図示せず)からウィック35に水やアルコール等の液体が供給されて保持され、ヒーター36により加熱されることにより液体が蒸発する。本体容器31に供給された乾燥気体は、旋回流となることにより、乾燥気体が本体容器31の壁面側から加熱および加湿される時間が長くなり、大流量の乾燥気体を供給した場合でも十分な温度に加熱することができ、かつ十分な過飽和度を得ることができる。   On the other hand, a liquid such as water or alcohol is supplied and held from a liquid tank (not shown) to the wick 35, and the liquid is evaporated by being heated by the heater 36. The dry gas supplied to the main body container 31 becomes a swirl flow, so that the time during which the dry gas is heated and humidified from the wall surface side of the main body container 31 becomes long, and even when a large amount of dry gas is supplied, it is sufficient. It can be heated to a temperature and a sufficient degree of supersaturation can be obtained.

従来の蒸気混合型の凝縮核計数器に用いられている蒸気発生器は、図3に示すように、円筒状の容器本体41の一端側および他端側内壁全面にウィック44が設けられており、容器本体41の軸方向に乾燥気体が通過するようになっている。また、液体タンク(図示せず)からウィック44に水やアルコール等の液体が供給されて保持され、ヒーター(図示せず)により加熱されることにより液体が蒸発し、ヒーターによる熱および液体の蒸気により本体容器41内を通過する乾燥気体が加温、加湿され飽和蒸気として送出管43から送出される。   As shown in FIG. 3, the steam generator used in the conventional vapor mixing type condensation nucleus counter is provided with a wick 44 on the entire inner wall of one end side and the other end side of a cylindrical container body 41. The dry gas passes in the axial direction of the container body 41. Further, a liquid such as water or alcohol is supplied and held from a liquid tank (not shown) to the wick 44, and the liquid evaporates when heated by a heater (not shown). Thus, the dry gas passing through the main body container 41 is heated and humidified, and is sent out from the delivery pipe 43 as saturated steam.

しかし、図3に示すような蒸気発生器は、サンプリング気体の大流量化にともなって、飽和蒸気を形成するための乾燥気体の流量が増加すると、供給される乾燥気体の流量に対してウィック44の面積が狭く、乾燥気体を効率的に加温、加湿することが困難である。   However, the steam generator shown in FIG. 3 has a wick 44 with respect to the supplied flow rate of the dry gas when the flow rate of the dry gas for forming saturated steam increases with an increase in the flow rate of the sampling gas. It is difficult to efficiently heat and humidify the dry gas.

これに対して、図2の蒸気発生器は、本体容器31内で乾燥気体の旋回流を形成することができるので、乾燥気体が大流量であっても、図3の蒸気発生器よりも効率的に温・昇湿して所望の温度・湿度の飽和蒸気を発生させることができる。   On the other hand, the steam generator of FIG. 2 can form a swirl flow of dry gas in the main body container 31, so even if the dry gas has a large flow rate, it is more efficient than the steam generator of FIG. It is possible to generate saturated steam at a desired temperature and humidity by heating and humidifying.

<シミュレーション結果>
次に、本実施形態のパーティクル計測装置の熱流体シミュレーション結果について説明する。
<Simulation results>
Next, the thermal fluid simulation result of the particle measuring apparatus of this embodiment will be described.

(第1のシミュレーション結果)
ここでは、図4に示すような寸法(mm)の凝縮管およびサンプリングノズルを用い、液体として水を用い、飽和蒸気の温度を90℃、流量を10L/minとし、サンプリング気体として25℃で大気圧の乾燥空気を用い、混合流の流量を60L/minとして、熱流体ソフトウェアであるANSYS−FLUENTを用いて、凝縮管内部におけるガスの流れおよびガス拡散を解析した。
(First simulation result)
Here, a condenser tube and a sampling nozzle having dimensions (mm) as shown in FIG. 4 are used, water is used as the liquid, the temperature of the saturated vapor is 90 ° C., the flow rate is 10 L / min, and the sampling gas is large at 25 ° C. Gas flow and gas diffusion inside the condenser tube were analyzed using ANSYS-FLUENT, a thermal fluid software, using dry air at atmospheric pressure and a flow rate of the mixed flow of 60 L / min.

図5は、サンプリングノズルの直径を5mmとした場合と20mmとした場合の凝縮管内部のガスの流れを示す図である。この図に示すように、サンプリングノズルの直径が5mmでは凝縮管内部に乱流が生じるが、サンプリングノズルの直径を20mmにすることにより凝縮管内部の流れが層流になることが確認された。なお、サンプリングノズルの直径が5mmの場合のレイノルズ数が14000であったのに対し、サンプリングノズルの直径が20mmの場合のレイノルズ数は3500であった。   FIG. 5 is a diagram showing the gas flow inside the condensing tube when the diameter of the sampling nozzle is 5 mm and when it is 20 mm. As shown in this figure, when the diameter of the sampling nozzle is 5 mm, turbulent flow is generated inside the condensing tube, but it was confirmed that the flow inside the condensing tube becomes laminar when the diameter of the sampling nozzle is 20 mm. The Reynolds number when the sampling nozzle diameter was 5 mm was 14,000, whereas the Reynolds number when the sampling nozzle diameter was 20 mm was 3500.

次に、サンプリングノズルから乾燥空気が吐出されてから凝縮管から出るまでの滞留時間およびその間の過飽和度を求めたところ、図5のシミュレーション条件で、滞留時間は約0.2secとなり、過飽和度は1〜2となって、市販の凝縮核計数器の凝縮管とほぼ同等であり、十分に蒸気分子が凝縮することが確認された。   Next, when the residence time from when the dry air was discharged from the sampling nozzle to the exit from the condenser tube and the degree of supersaturation therebetween were determined, the residence time was about 0.2 sec under the simulation conditions of FIG. It was 1 to 2, which was almost the same as the condensation tube of a commercially available condensation nucleus counter, and it was confirmed that vapor molecules were sufficiently condensed.

次に、凝縮管の壁面が断熱壁の場合、壁面温度が20℃の場合、および60℃の場合について、過飽和度の変化を把握した。図6はその際の結果を示す図である。図6に示すように、壁面が断熱壁の場合および壁面温度が60℃の場合は、過飽和度が1〜2であり水の凝縮に適した範囲であるが、壁面温度が20℃と低い場合は過飽和度が高くなりすぎることが確認された。   Next, when the wall surface of the condenser tube was a heat insulating wall, the change in supersaturation degree was grasped when the wall surface temperature was 20 ° C. and when the wall surface temperature was 60 ° C. FIG. 6 is a diagram showing the results at that time. As shown in FIG. 6, when the wall surface is a heat insulating wall and the wall surface temperature is 60 ° C., the supersaturation degree is 1 to 2 and is a range suitable for water condensation, but the wall surface temperature is as low as 20 ° C. It was confirmed that the degree of supersaturation becomes too high.

(第2のシミュレーション結果)
ここでは、図3に示す従来の従来の蒸気混合型の凝縮核計数器に用いられている蒸気発生器と、図2に示す好ましい例である蒸気発生器とについて、壁面温度90℃、乾燥空気の流量と温度が10L/minおよび25℃の条件で、熱流体ソフトウェアであるANSYS−FLUENTを用いて温度変化を解析した。その結果を図7に示す。図7に示すように、図3の蒸気発生器では、送出される蒸気の温度上昇が不十分であるが、図2の好ましい例では、十分に高い温度となっていることが確認された。
(Second simulation result)
Here, the steam generator used in the conventional conventional steam mixing type condensation nucleus counter shown in FIG. 3 and the steam generator which is a preferred example shown in FIG. The temperature change was analyzed using ANSYS-FLUENT, which is thermal fluid software, under the conditions of a flow rate and a temperature of 10 L / min and 25 ° C. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 7, in the steam generator of FIG. 3, the temperature rise of the delivered steam is insufficient, but it was confirmed that the preferred example of FIG. 2 has a sufficiently high temperature.

また、送出される蒸気の過飽和度については、図3の蒸気発生器では高くなり過ぎる傾向にあったが、図2の好ましい例では適切な過飽和度になることが確認された。   Further, the supersaturation degree of the delivered steam tended to be too high in the steam generator of FIG. 3, but it was confirmed that the preferred example of FIG.

<他の適用>
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、サンプリングノズルを凝縮管の平行流が形成される部分に凝縮管と平行になるように設けた例を示したが、これに限らず、サンプリング流と飽和蒸気流が層流状態で供給され、これらの混合流が層流になればよく、供給態様は限定されない。
<Other applications>
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the example in which the sampling nozzle is provided so as to be parallel to the condensing tube in the portion where the parallel flow of the condensing tube is formed is shown. The supply mode is not limited as long as it is supplied in a flow state and the mixed flow is a laminar flow.

1;蒸気発生器
2;凝縮管
3;サンプリングノズル
4;パーティクル計測部
11;導入部
12;定常部
21;筐体
22;レーザー発振器
23;検出器
24;排気口
25;配管
26;ポンプ
27;フィルタ
31;本体容器
32;導入口
33;送出口
35;ウィック
36;ヒーター
100;パーティクル計測装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Steam generator 2; Condensation pipe 3; Sampling nozzle 4; Particle measurement part 11; Introduction part 12; Steady part 21; Housing | casing 22; Laser oscillator 23; Filter 31; Main body container 32; Inlet port 33; Outlet port 35; Wick 36; Heater 100; Particle measuring device

Claims (10)

高温の飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生器と、
前記飽和蒸気発生器で発生した前記飽和蒸気が導入されるとともに、微小パーティクルを含むサンプリング気体が導入され、前記サンプリング気体中の微小パーティクルを核として前記飽和蒸気中の蒸気分子が凝縮された凝縮粒子が形成される凝縮管と、
前記凝縮管で形成された凝縮粒子の個数を計測することにより前記微小パーティクルの個数を求めるパーティクル計測部と
を有し、
前記飽和蒸気および前記サンプリング気体は、いずれも層流状態で前記凝縮管内に導入され、かつ前記凝縮管内で前記飽和蒸気および前記サンプリング気体の混合流が層流となるようにされることを特徴とするパーティクル計測装置。
A saturated steam generator for generating high-temperature saturated steam;
The saturated steam generated by the saturated steam generator is introduced, a sampling gas containing minute particles is introduced, and condensed particles in which the vapor molecules in the saturated steam are condensed using the minute particles in the sampling gas as nuclei A condensation tube formed with,
A particle measuring unit for determining the number of fine particles by measuring the number of condensed particles formed in the condensation tube;
The saturated vapor and the sampling gas are both introduced into the condensing tube in a laminar flow state, and the mixed flow of the saturated vapor and the sampling gas is formed into a laminar flow in the condensing tube. Particle measuring device.
前記凝縮管に導入された前記飽和蒸気および前記サンプリング気体のレイノルズ数、ならびに前記凝縮管内における前記混合流のレイノルズ数はいずれも4000より小さいことを特徴とする請求項1に記載のパーティクル計測装置。   2. The particle measuring apparatus according to claim 1, wherein a Reynolds number of the saturated vapor and the sampling gas introduced into the condensing tube and a Reynolds number of the mixed flow in the condensing tube are both smaller than 4000. 前記飽和蒸気および前記サンプリング気体は、サンプリングノズルにより前記凝縮管の長手方向に平行な平行流となるように前記凝縮管に導入されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパーティクル計測装置。   3. The particle according to claim 1, wherein the saturated vapor and the sampling gas are introduced into the condensing tube by a sampling nozzle so as to have a parallel flow parallel to a longitudinal direction of the condensing tube. Measuring device. 前記凝縮管は、一方向に延びかつ前記飽和蒸気の流れが平行流となる定常部を有し、前記サンプリングノズルは、前記定常部の中心部に前記定常部の軸方向と平行になるように挿入されていることを特徴とする請求項3に記載のパーティクル計測装置。   The condensing tube has a stationary part that extends in one direction and the flow of the saturated vapor becomes a parallel flow, and the sampling nozzle is parallel to the axial direction of the stationary part at the center of the stationary part. The particle measuring apparatus according to claim 3, wherein the particle measuring apparatus is inserted. 前記蒸気発生器は、本体容器と、本体容器に乾燥気体を導入する導入部と、前記本体容器の内壁に設けられ、液体を保持する液体保持部と、前記本体容器を加熱して、前記液体保持部に保持された液体を蒸発させるヒーターとを有し、前記乾燥気体は、旋回流の状態で前記本体容器内を通過し、前記本体容器の壁部で前記ヒーターの熱および前記液体の蒸気により前記乾燥気体が加温、加湿され、前記送出部から高温の飽和蒸気として送出されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のパーティクル計測装置。   The steam generator includes a main body container, an introduction part that introduces dry gas into the main body container, a liquid holding part that is provided on an inner wall of the main body container, holds the liquid, and heats the main body container to A heater for evaporating the liquid held in the holding unit, and the dry gas passes through the main body container in a swirling state, and heat of the heater and the vapor of the liquid at the wall of the main body container The particle measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the dry gas is heated and humidified by the air and is sent out as high-temperature saturated steam from the delivery part. 高温の飽和蒸気と、微小パーティクルを含むサンプリング気体とを、いずれも層流状態で凝縮管に導入し、かつ前記凝縮管内で前記飽和蒸気および前記サンプリング気体の混合流が層流となるようにし、
前記凝縮管内で前記サンプリング気体中の微小パーティクルを核として前記飽和蒸気中の蒸気分子を凝縮させて凝縮粒子を形成し、
前記凝縮管で形成された凝縮粒子の個数を計測することにより前記微小パーティクルの個数を求めることを特徴とするパーティクル計測方法。
High-temperature saturated vapor and sampling gas containing fine particles are both introduced into the condensing tube in a laminar flow state, and the mixed flow of the saturated vapor and the sampling gas is laminar in the condensing tube,
Condensing vapor molecules in the saturated vapor with fine particles in the sampling gas as nuclei in the condensation tube to form condensed particles,
A particle measuring method, wherein the number of fine particles is obtained by measuring the number of condensed particles formed in the condensation tube.
前記凝縮管に導入された前記飽和蒸気および前記サンプリング気体のレイノルズ数、ならびに前記凝縮管内における前記混合流のレイノルズ数はいずれも4000より小さいことを特徴とする請求項6に記載のパーティクル計測方法。   The particle measurement method according to claim 6, wherein both the Reynolds number of the saturated vapor and the sampling gas introduced into the condensing tube and the Reynolds number of the mixed flow in the condensing tube are smaller than 4000. 前記飽和蒸気および前記サンプリング気体は、サンプリングノズルにより前記凝縮管の長手方向に平行な平行流となるように前記凝縮管に導入されることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のパーティクル計測方法。   8. The particle according to claim 6, wherein the saturated vapor and the sampling gas are introduced into the condensing tube by a sampling nozzle so as to become a parallel flow parallel to a longitudinal direction of the condensing tube. Measurement method. 前記凝縮管は、一方向に延びかつ前記飽和蒸気の流れが平行流となる定常部を有し、前記サンプリングノズルは、前記定常部の中心部に前記定常部の軸方向と平行になるように挿入されていることを特徴とする請求項8に記載のパーティクル計測方法。   The condensing tube has a stationary part that extends in one direction and the flow of the saturated vapor becomes a parallel flow, and the sampling nozzle is parallel to the axial direction of the stationary part at the center of the stationary part. The particle measuring method according to claim 8, wherein the particle measuring method is inserted. 前記飽和蒸気は、蒸気発生器の本体容器内に、乾燥気体を旋回流の状態で通過させ、前記の本体容器内の壁部で前記乾燥気体を加温、加湿することにより発生されることを特徴とする請求項6から請求項9のいずれか1項に記載のパーティクル計測方法。   The saturated steam is generated by passing a dry gas in a swirling state through a main body container of a steam generator, and heating and humidifying the dry gas at a wall portion in the main body container. The particle measurement method according to claim 6, wherein the particle measurement method is a particle measurement method.
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