JP2017161348A - Particle analysis device and particle analysis method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle analysis device and a particle analysis method which suppress decrease in detection sensitivity even if the concentration of particles in a sample gas is high.SOLUTION: A particle analysis device includes: an analysis section for collecting particles in a sample gas and generating desorbed components by desorbing the collected particles, so as to measure the amount of the particles by analyzing the desorbed components; and a suppression section for suppressing the amount of collection of the particles in the analysis section according to the concentration of the particles in the sample gas. The amount of the collection of the particles in the analysis section is controlled according to the concentration of the particles in the sample gas, so that decrease in detection sensitivity is suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、粒子分析装置および粒子分析方法に関する。   The present invention relates to a particle analyzer and a particle analysis method.

大気中におけるPM2.5などの粒子の計測技術に関心が集まっている。従来、サンプル空気中の粒子によって散乱されるレーザ光に基づいて粒子の数および大きさを計測する粒子計測装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、試料ガス中の粒子の成分別の量を計測する成分分析装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、排ガスを希釈空気で希釈する計測装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。当該計測装置においては、希釈した排ガスの一部が計測装置に導かれ、その中に含まれる粒子数がカウントされる。希釈率は、ユーザによって任意に設定されていた。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2012−189483号公報
[特許文献2] 国際公開第2011/114587号
[特許文献3] 国際公開第2010/116959号
There is an interest in measurement techniques for particles such as PM2.5 in the atmosphere. 2. Description of the Related Art Conventionally, a particle measuring device that measures the number and size of particles based on laser light scattered by particles in a sample air is known (see, for example, Patent Document 1). In addition, a component analyzer that measures the amount of each particle component in a sample gas is known (see, for example, Patent Document 2). A measuring device for diluting exhaust gas with diluted air is known (see, for example, Patent Document 3). In the measurement device, a part of the diluted exhaust gas is guided to the measurement device, and the number of particles contained therein is counted. The dilution rate was arbitrarily set by the user.
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-189483 [Patent Document 2] International Publication No. 2011/114587 [Patent Document 3] International Publication No. 2010/116959

しかし、試料ガス中の粒子の濃度および設定される希釈率によっては、検出感度が低下してしまう場合があった。   However, depending on the concentration of particles in the sample gas and the dilution rate that is set, the detection sensitivity may decrease.

本発明の第1の態様においては、粒子分析装置を提供する。粒子分析装置は、分析部と、抑制部とを備えてよい。分析部は、試料ガス中の粒子を捕集して、捕集された粒子を脱離させて脱離成分を生じさせ、脱離成分を分析して粒子の量を計測してよい。抑制部は、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、分析部における粒子の捕集量を抑制してよい。   In a first aspect of the present invention, a particle analyzer is provided. The particle analyzer may include an analysis unit and a suppression unit. The analysis unit may collect particles in the sample gas, desorb the collected particles to generate a desorbed component, analyze the desorbed component, and measure the amount of particles. The suppression unit may suppress the amount of particles collected in the analysis unit according to the concentration of the particles in the sample gas.

抑制部は、試料ガス中の粒子の濃度に応じた希釈率となるように希釈ガスで試料ガスを希釈して分析部に供給してよい。   The suppressing unit may dilute the sample gas with a diluent gas so as to obtain a dilution ratio corresponding to the concentration of particles in the sample gas and supply the diluted sample gas to the analyzing unit.

抑制部は、分析部における計測結果に応じて、試料ガスの希釈率を変更してよい。   The suppression unit may change the dilution rate of the sample gas according to the measurement result in the analysis unit.

粒子分析装置は、粒子計測部を更に備えてよい。粒子計測部は、試料ガス中の粒子によって散乱されたレーザ光に基づいて、試料ガス中の粒子の濃度を計測してよい。抑制部は、粒子計測部によって計測された粒子の濃度に応じて、試料ガスの希釈率を変更してよい。   The particle analyzer may further include a particle measurement unit. The particle measuring unit may measure the concentration of the particles in the sample gas based on the laser light scattered by the particles in the sample gas. The suppressing unit may change the dilution rate of the sample gas in accordance with the particle concentration measured by the particle measuring unit.

抑制部は、試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、希釈率を高くしてよい。   The suppression unit may increase the dilution rate as the concentration of the particles in the sample gas increases.

抑制部は、試料ガスを分析部に導入する導入時間を試料ガス中の粒子の濃度に応じて変更してよい。   The suppression unit may change the introduction time for introducing the sample gas into the analysis unit according to the concentration of particles in the sample gas.

抑制部は、分析部による計測結果に応じて、導入時間を変更してよい。   The suppression unit may change the introduction time according to the measurement result by the analysis unit.

粒子分析装置は、粒子計測部を更に備えてよい。粒子計測部は、試料ガス中の粒子によって散乱されたレーザ光に基づいて、試料ガス中の粒子の濃度を計測してよい。抑制部は、粒子計測部によって計測された粒子の濃度に応じて、導入時間を変更してよい。   The particle analyzer may further include a particle measurement unit. The particle measuring unit may measure the concentration of the particles in the sample gas based on the laser light scattered by the particles in the sample gas. The suppressing unit may change the introduction time according to the concentration of the particles measured by the particle measuring unit.

抑制部は、試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、導入時間を短くしてよい。   The suppression unit may shorten the introduction time as the concentration of the particles in the sample gas increases.

粒子分析装置は、算出部を更に備えてよい。算出部は、分析部による計測結果の平均を算出してよい。算出部は、導入時間が短くなるほど、平均をとる回数を多くしてよい。   The particle analyzer may further include a calculation unit. The calculation unit may calculate an average of measurement results obtained by the analysis unit. The calculation unit may increase the number of averages as the introduction time becomes shorter.

粒子分析装置は、凝集促進部を更に備えてよい。凝集促進部は、試料ガス中の粒子同士が凝集することを促してよい。凝集促進部によって粒子同士の凝集が促進された試料ガスが、分析部に導入されてよい。   The particle analyzer may further include an aggregation promoting unit. The aggregation promoting unit may promote aggregation of particles in the sample gas. A sample gas in which aggregation of particles is promoted by the aggregation promoting unit may be introduced into the analysis unit.

粒子分析装置は、粒子分級部を備えてよい。粒子分級部は、予め定められた粒子径以上の粒子を除去してよい。凝集促進部は、粒子分級部を通過した試料ガス中の粒子同士が凝集することを促してよい。   The particle analyzer may include a particle classification unit. The particle classification unit may remove particles having a predetermined particle diameter or more. The aggregation promoting unit may promote aggregation of particles in the sample gas that have passed through the particle classification unit.

本発明の第2の態様においては、粒子分析方法を提供する。粒子分析方法は、分析段階と、抑制段階とを備えてよい。分析段階は、試料ガス中の粒子を捕集して、捕集された粒子を脱離させて脱離成分を生じさせ、脱離成分を分析して粒子の量を計測してよい。抑制段階は、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、分析段階における粒子の捕集量を抑制してよい。   In a second aspect of the present invention, a particle analysis method is provided. The particle analysis method may include an analysis stage and a suppression stage. The analysis step may collect particles in the sample gas, desorb the collected particles to generate a desorbed component, analyze the desorbed component, and measure the amount of particles. In the suppression stage, the amount of particles collected in the analysis stage may be suppressed according to the concentration of the particles in the sample gas.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

粒子分析システム100の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a particle analysis system 100. FIG. 第1実施形態における粒子計測装置110を示す図である。It is a figure which shows the particle | grain measuring apparatus 110 in 1st Embodiment. 粒子計測部200の一例を示す概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a particle measuring unit 200. FIG. 受光部218による出力信号の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of an output signal from a light receiving unit 218. FIG. 粒子の濃度と凝集化の関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the density | concentration of particle | grains, and aggregation. 第1実施形態の粒子計測装置110において希釈率を制御する処理を示すフローチャートであるIt is a flowchart which shows the process which controls the dilution rate in the particle | grain measuring apparatus 110 of 1st Embodiment. 第2実施形態の粒子計測装置110において希釈率を制御する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which controls the dilution rate in the particle | grain measuring apparatus 110 of 2nd Embodiment. 第3実施形態の粒子計測装置110において希釈率を制御する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which controls the dilution rate in the particle | grain measuring apparatus 110 of 3rd Embodiment. 第4実施形態における粒子計測装置110を示す図である。It is a figure which shows the particle | grain measuring apparatus 110 in 4th Embodiment. 第1実施形態の粒子分析装置120を示す図である。It is a figure showing particle analysis device 120 of a 1st embodiment. 分析部300の一例を示す概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an analysis unit 300. FIG. 第1実施形態の粒子分析装置120における捕集量抑制処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the collection amount suppression process in the particle | grain analyzer 120 of 1st Embodiment. 第2実施形態の粒子分析装置120における捕集量抑制処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the collection amount suppression process in the particle | grain analyzer 120 of 2nd Embodiment. 第3実施形態における粒子分析装置120を示す図である。It is a figure which shows the particle | grain analyzer 120 in 3rd Embodiment. 第3実施形態の粒子分析装置120における捕集量抑制処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the collection amount suppression process in the particle | grain analyzer 120 of 3rd Embodiment. 第4実施形態における粒子分析装置120を示す図である。It is a figure which shows the particle | grain analyzer 120 in 4th Embodiment. 第5実施形態における粒子分析装置120を示す図である。It is a figure which shows the particle | grain analyzer 120 in 5th Embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、本発明の一実施形態における粒子分析システム100の概略構成図である。粒子分析システム100は、互いに異なる計測機構を有する粒子計測装置110および粒子分析装置120を備えている。粒子分析システム100は、試料ガス中に浮遊する粒子であるエアロゾルを多角的に分析する複合分析装置であってよい。本例の粒子分析システム100は、システム制御部400を更に備える。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a particle analysis system 100 according to an embodiment of the present invention. The particle analysis system 100 includes a particle measurement device 110 and a particle analysis device 120 having different measurement mechanisms. The particle analysis system 100 may be a composite analysis device that analyzes aerosols that are particles suspended in a sample gas from various angles. The particle analysis system 100 of this example further includes a system control unit 400.

粒子計測装置110は、試料ガス中に照射したレーザ光の散乱光を用いて試料ガス中の粒子の濃度を計測する。本明細書において粒子の濃度の計測とは、粒子の濃度を導出できる情報を取得することを指す。例えば、粒子の数を計測することで、粒子の濃度を導出してよい。一方、粒子分析装置120は、試料ガスの流路において試料ガス中の粒子を捕集した上で、当該捕集した粒子を脱離させる。粒子分析装置120は、当該脱離成分を分析することによって試料ガス中の粒子の量を計測する。試料ガスは、大気であってもよく、車両などの排気ガスであってもよい。   The particle measuring device 110 measures the concentration of particles in the sample gas using the scattered light of the laser light irradiated into the sample gas. In this specification, the measurement of the concentration of particles refers to obtaining information that can derive the concentration of particles. For example, the concentration of particles may be derived by measuring the number of particles. On the other hand, the particle analyzer 120 collects particles in the sample gas in the flow path of the sample gas and then desorbs the collected particles. The particle analyzer 120 measures the amount of particles in the sample gas by analyzing the desorbed component. The sample gas may be air or exhaust gas from a vehicle or the like.

システム制御部400は、各種のデータおよび信号を処理し、種々の制御を実行するコンピュータであってよい。システム制御部400は、粒子分析システム100の制御および測定結果の処理を実行する。システム制御部400は、一体のコンピュータが粒子計測装置110および粒子分析装置120によって兼用されてよく、粒子計測装置110および粒子分析装置120のそれぞれに独立したコンピュータが割り当てられてもよい。   The system control unit 400 may be a computer that processes various data and signals and executes various controls. The system control unit 400 executes control of the particle analysis system 100 and processing of measurement results. In the system control unit 400, an integrated computer may be shared by the particle measuring device 110 and the particle analyzing device 120, and independent computers may be assigned to the particle measuring device 110 and the particle analyzing device 120, respectively.

粒子分析システム100は、導入配管である流路L0を備える。流路L0の一端は、試料ガス源10に接続される。試料ガス源10は、計測対象となる大気または排気ガスの試料導入口であってよい。流路L0の他端側は、分岐点12において第1流路L1と第2流路L2とに分岐してよい。粒子分析システム100は、流路L0を有さずに、第1流路L1と第2流路L2とが試料ガス源10に直接接続されていてもよい。   The particle analysis system 100 includes a flow path L0 that is an introduction pipe. One end of the flow path L0 is connected to the sample gas source 10. The sample gas source 10 may be a sample introduction port of air or exhaust gas to be measured. The other end side of the flow path L0 may branch into the first flow path L1 and the second flow path L2 at the branching point 12. In the particle analysis system 100, the first flow path L1 and the second flow path L2 may be directly connected to the sample gas source 10 without having the flow path L0.

粒子計測装置110および粒子分析装置120は、一つの筐体に配置されてもよく、別々の筐体に配置されて、それぞれ独立して処理を行ってもよい。また、本例と異なり、粒子計測装置110および粒子分析装置120は、粒子分析システム100を構成せずに、それぞれ単独の装置として用いられてもよい。以下、粒子計測装置110と粒子分析装置120とに分けて説明する。   The particle measuring apparatus 110 and the particle analyzing apparatus 120 may be arranged in one casing, or may be arranged in separate casings and perform processing independently. Unlike the present example, the particle measuring device 110 and the particle analyzing device 120 may be used as independent devices without constituting the particle analyzing system 100. Hereinafter, the particle measuring device 110 and the particle analyzing device 120 will be described separately.

<粒子計測装置>
図2は、第1実施形態における粒子計測装置110を示す図である。粒子計測装置110は、希釈部150、粒子計測部200、および第1制御部160を備える。希釈部150は、希釈ガスで試料ガスを希釈して粒子計測部200に供給する。粒子計測部200は、試料ガス中の粒子によって散乱されたレーザ光、すなわち散乱光に基づいて、試料ガス中の粒子の濃度を計測する。第1制御部160は、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、希釈部150における希釈率を制御する。
<Particle measuring device>
FIG. 2 is a diagram illustrating the particle measuring apparatus 110 according to the first embodiment. The particle measuring device 110 includes a diluting unit 150, a particle measuring unit 200, and a first control unit 160. The dilution unit 150 dilutes the sample gas with the dilution gas and supplies the sample gas to the particle measurement unit 200. The particle measuring unit 200 measures the concentration of the particles in the sample gas based on the laser light scattered by the particles in the sample gas, that is, the scattered light. The first control unit 160 controls the dilution rate in the dilution unit 150 in accordance with the concentration of particles in the sample gas.

本例の希釈部150は、第1調整部20および粒子計測部用流量調整部30を有する。第1調整部20は、希釈ガス流量調整部22、浄化部24、および希釈ガス源26を有してよい。本例の粒子計測装置110は、試料ガス流路L11、希釈ガス流路L12、および供給流路L13を有する。試料ガス流路L11は、希釈されていない試料ガスが流れる流路である。試料ガス流路L11は、直線状に延びている。本明細書において、試料ガス流路L11は、試料ガス源10から合流点28までの流路、粒子計測装置110の筐体端から合流点28までの流路、または粒子計測部用流量調整部30から合流点28までの流路であってよい。   The dilution unit 150 of this example includes a first adjustment unit 20 and a particle measurement unit flow rate adjustment unit 30. The first adjustment unit 20 may include a dilution gas flow rate adjustment unit 22, a purification unit 24, and a dilution gas source 26. The particle measuring apparatus 110 of this example includes a sample gas flow path L11, a dilution gas flow path L12, and a supply flow path L13. The sample gas channel L11 is a channel through which undiluted sample gas flows. The sample gas flow path L11 extends linearly. In the present specification, the sample gas flow path L11 is a flow path from the sample gas source 10 to the confluence 28, a flow path from the housing end of the particle measuring device 110 to the confluence 28, or a flow rate adjustment unit for the particle measurement unit. It may be a flow path from 30 to the junction 28.

本例では、試料ガス流路L11は、粒子計測部用流量調整部30に接続され、他端が合流点28に接続される。希釈ガス流路L12は、一端が希釈ガス源26に接続され、他端が試料ガス流路L11との合流点28に接続される。供給流路L13は、一端が合流点28に接続され、他端が粒子計測部200に接続される。   In this example, the sample gas flow path L <b> 11 is connected to the particle measuring unit flow rate adjusting unit 30, and the other end is connected to the junction 28. One end of the dilution gas flow path L12 is connected to the dilution gas source 26, and the other end is connected to a junction 28 with the sample gas flow path L11. One end of the supply flow path L <b> 13 is connected to the junction 28, and the other end is connected to the particle measuring unit 200.

粒子計測部用流量調整部30は、試料ガス流路L11に設けられてよい。本例の粒子計測部用流量調整部30は、試料ガス源10から供給される試料ガスの流量A1を計測し、流量A1を調整する。本明細書において単に流量と称した場合、特に説明が無ければ、単位時間当たりの流量を指す。粒子計測部用流量調整部30は、流量センサ、流量制御バルブ、および制御回路部を含んでよい。具体的には、粒子計測部用流量調整部30は、マスフローコントローラ、またはニードル弁付き流量計であってよい。粒子計測部用流量調整部30には制御回路部を通じて流量設定値が入力される。粒子計測部用流量調整部30は、流量制御バルブのバルブ開度を連続的に調整して、流量の実測値が流量設定値となるように制御してよい。   The particle measuring unit flow rate adjusting unit 30 may be provided in the sample gas flow path L11. The flow rate adjusting unit 30 for the particle measuring unit in this example measures the flow rate A1 of the sample gas supplied from the sample gas source 10, and adjusts the flow rate A1. In the present specification, when simply referred to as a flow rate, the flow rate per unit time is indicated unless otherwise specified. The particle measurement unit flow rate adjustment unit 30 may include a flow rate sensor, a flow rate control valve, and a control circuit unit. Specifically, the particle measuring unit flow rate adjusting unit 30 may be a mass flow controller or a needle valve flow meter. The flow rate setting value is input to the particle measurement unit flow rate adjustment unit 30 through the control circuit unit. The particle measuring unit flow rate adjusting unit 30 may continuously adjust the valve opening degree of the flow rate control valve so that the actually measured value of the flow rate becomes the flow rate set value.

但し、本例と異なり、粒子計測部用流量調整部30は、粒子計測部200の下流側に設けられて、粒子計測部200から排出される排出ガスの流量A3を計測し、流量A3を調整してもよい。この場合には、試料ガス源10から合流点28までの間に、粒子計測部用流量調整部30が介在しないので、試料ガス源10から合流点28までの流路を直線状に形成しやすくなる。   However, unlike this example, the particle measuring unit flow rate adjusting unit 30 is provided on the downstream side of the particle measuring unit 200, measures the flow rate A3 of the exhaust gas discharged from the particle measuring unit 200, and adjusts the flow rate A3. May be. In this case, since the particle measuring unit flow rate adjusting unit 30 is not interposed between the sample gas source 10 and the confluence 28, it is easy to form a flow path from the sample gas source 10 to the confluence 28 in a straight line. Become.

希釈ガスは、例えば、粒子を予め定められた量以上に含まない清浄な希釈空気である。希釈ガス源26は、例えば圧縮空気源である。圧縮空気源は、コンプレッサであってよい。合流点28において、試料ガス源10からの試料ガスと希釈ガス源26からの希釈ガスとが混合される。したがって、合流点28の下流においては希釈ガスによって希釈された試料ガスが流れる。希釈ガスによって希釈された試料ガスは粒子計測部200に導入される。   The dilution gas is, for example, clean dilution air that does not contain particles in a predetermined amount or more. The dilution gas source 26 is, for example, a compressed air source. The compressed air source may be a compressor. At the junction 28, the sample gas from the sample gas source 10 and the dilution gas from the dilution gas source 26 are mixed. Accordingly, the sample gas diluted with the dilution gas flows downstream of the junction 28. The sample gas diluted with the dilution gas is introduced into the particle measuring unit 200.

第1調整部20は、希釈ガス流路L12に設けられる。希釈ガス流量調整部22は、希釈ガス源26から供給される希釈ガスの流量A2を計測し、流量A2を調整する。希釈ガス流量調整部22は、流量の調整対象のガスが希釈ガスであることを除いて、粒子計測部用流量調整部30と同様の構成を有してよい。希釈ガス流量調整部22は、流量設定値が入力されてよい。希釈ガス流量調整部22は、希釈ガスの流量A2を実測してよい。   The first adjustment unit 20 is provided in the dilution gas flow path L12. The dilution gas flow rate adjustment unit 22 measures the flow rate A2 of the dilution gas supplied from the dilution gas source 26 and adjusts the flow rate A2. The dilution gas flow rate adjustment unit 22 may have the same configuration as the particle measurement unit flow rate adjustment unit 30 except that the gas whose flow rate is to be adjusted is a dilution gas. The dilution gas flow rate adjustment unit 22 may receive a flow rate setting value. The dilution gas flow rate adjustment unit 22 may actually measure the dilution gas flow rate A2.

浄化部24は、希釈ガス内の粒子を除去して希釈ガスを浄化するためのフィルタを有する。本例では、浄化部24が希釈ガス流量調整部22の上流に設けられているが、本例と異なり、希釈ガス流量調整部22の下流側に設けられてもよい。希釈ガス内の粒子を除去することによって、希釈ガス内の粒子の影響による測定誤差を防止することができる。希釈ガス源26によって供給される希釈ガスが予め定められた基準以上に清浄である場合には、浄化部24を省略してもよい。   The purification unit 24 has a filter for removing the particles in the dilution gas and purifying the dilution gas. In this example, the purification unit 24 is provided upstream of the dilution gas flow rate adjustment unit 22, but unlike this example, it may be provided downstream of the dilution gas flow rate adjustment unit 22. By removing the particles in the dilution gas, measurement errors due to the influence of the particles in the dilution gas can be prevented. If the dilution gas supplied by the dilution gas source 26 is clean beyond a predetermined standard, the purification unit 24 may be omitted.

本例では、第1制御部160が、粒子計測部200における計測結果に応じて試料ガスの希釈率を変更してよい。例えば第1制御部160は、試料ガス中の粒子濃度がより高い場合に、試料ガスの流量に対する希釈ガスの流量を相対的に大きくさせて、希釈率をより高くする。本例の希釈部150は、粒子計測部用流量調整部30と希釈ガス流量調整部22とによって流量A1および流量A2を変更する。これにより、希釈部150は、第1制御部160によって設定された希釈率となるように、希釈ガスで試料ガスを希釈して粒子計測部200に供給する。但し、本例と異なり、希釈部150は、流量A1、流量A2、および流量A3のうちの1つ以上を変更することによって希釈してもよい。   In this example, the first control unit 160 may change the dilution rate of the sample gas according to the measurement result in the particle measurement unit 200. For example, when the concentration of particles in the sample gas is higher, the first controller 160 increases the dilution rate by increasing the flow rate of the dilution gas relative to the flow rate of the sample gas. The dilution unit 150 of the present example changes the flow rate A1 and the flow rate A2 by the particle measurement unit flow rate adjustment unit 30 and the dilution gas flow rate adjustment unit 22. Thereby, the dilution unit 150 dilutes the sample gas with the dilution gas so as to obtain the dilution rate set by the first control unit 160 and supplies the sample gas to the particle measurement unit 200. However, unlike this example, the dilution unit 150 may dilute by changing one or more of the flow rate A1, the flow rate A2, and the flow rate A3.

本例の粒子計測装置110は、排出ガス流路L14および第1吸引部32を備える。第1吸引部32は、排出ガス流路L14を介して粒子計測部200に接続されてよい。第1吸引部32は、粒子計測部200で測定を終えたガスである排出ガスを系外に排出する。第1吸引部32は、真空ポンプである。   The particle measuring apparatus 110 of this example includes an exhaust gas flow path L14 and a first suction unit 32. The first suction unit 32 may be connected to the particle measurement unit 200 via the exhaust gas flow path L14. The first suction unit 32 discharges exhaust gas, which is a gas that has been measured by the particle measuring unit 200, out of the system. The first suction unit 32 is a vacuum pump.

第1制御部160は、各種のデータおよび信号を処理し、種々の制御を実行するコンピュータであってよい。システム制御部400を第1制御部160として用いてもよい。第1制御部160は、分散して配置されたマイクロコンピュータなどを含んでいてもよい。第1制御部160は、図2に破線で示したように、希釈ガス流量調整部22、粒子計測部用流量調整部30、および粒子計測部200の各部と通信可能に接続されてよい。第1制御部160は、図1で示された粒子分析装置120と通信可能に接続されていてよい。第1制御部160は、希釈ガス流量調整部22および粒子計測部用流量調整部30から流量の実測値を読み込んでもよい。   The first control unit 160 may be a computer that processes various data and signals and executes various controls. The system control unit 400 may be used as the first control unit 160. The first control unit 160 may include microcomputers arranged in a distributed manner. The first control unit 160 may be communicably connected to each part of the dilution gas flow rate adjustment unit 22, the particle measurement unit flow rate adjustment unit 30, and the particle measurement unit 200, as indicated by a broken line in FIG. 2. The first control unit 160 may be communicably connected to the particle analyzer 120 shown in FIG. The first control unit 160 may read the actual measurement value of the flow rate from the dilution gas flow rate adjustment unit 22 and the particle measurement unit flow rate adjustment unit 30.

第1制御部160は、希釈部150における希釈率と、粒子計測部200によって計測された粒子の濃度とから、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度を算出する濃度算出部として機能してよい。粒子計測部200に導入される希釈後の試料ガスは、排出ガスの流量A3と等しく、流量A1と流量A2の和となる。したがって、粒子計測部200には、エアロゾル試料としての試料ガスが希釈率E=A3/A1=(A1+A2)/A1に希釈されて導入される。したがって、濃度算出部は、取得した濃度計測値S1に希釈率Eを乗じて、希釈されていない元々の試料ガス中の粒子の濃度を算出してよい。すなわち、希釈率Eは、希釈されていない元々の試料ガス中の粒子の濃度を算出するための補正値となる。補正値は、希釈率Eそのものであってよく、希釈率Eの関数であってもよい。当該関数は、1次関数に限定されない。第1制御部160は、希釈率Eの各値に応じた補正値のテーブルを予め記憶してよい。   The first control unit 160 functions as a concentration calculation unit that calculates the concentration of particles in the undiluted sample gas from the dilution rate in the dilution unit 150 and the concentration of particles measured by the particle measurement unit 200. Good. The diluted sample gas introduced into the particle measuring unit 200 is equal to the flow rate A3 of the exhaust gas, and is the sum of the flow rate A1 and the flow rate A2. Therefore, the sample gas as the aerosol sample is introduced into the particle measuring unit 200 after being diluted to the dilution rate E = A3 / A1 = (A1 + A2) / A1. Therefore, the concentration calculation unit may calculate the concentration of particles in the original sample gas that has not been diluted by multiplying the acquired concentration measurement value S1 by the dilution rate E. That is, the dilution rate E is a correction value for calculating the concentration of particles in the original sample gas that has not been diluted. The correction value may be the dilution rate E itself or a function of the dilution rate E. The function is not limited to a linear function. The first controller 160 may store a correction value table corresponding to each value of the dilution rate E in advance.

本例の粒子計測装置110によれば、試料ガス中の粒子濃度に応じて試料ガスを希釈するので、試料ガス中の粒子が凝集することを抑制できる。このため、精度よく粒子濃度を測定することができる。また、粒子計測部200等の内部が測定対象の粒子で汚染されることを抑制できる。   According to the particle measuring apparatus 110 of this example, since the sample gas is diluted according to the particle concentration in the sample gas, aggregation of particles in the sample gas can be suppressed. For this reason, it is possible to accurately measure the particle concentration. Moreover, it can suppress that the inside of the particle | grain measuring part 200 grade | etc., Is contaminated with the particle | grains of a measuring object.

図3は、粒子計測部200の一例を示す概略構成図である。本例では、粒子計測部200は、遮光容器202、射出ノズル204、回収ノズル208、レーザ照射部213、コリメートレンズ214、反射ミラー215、および受光部218を備える。遮光容器202は、壁部によって囲まれた容器であってよい。遮光容器202は、外部から遮光された領域を提供する。射出ノズル204は、遮光容器202の壁部の一部を貫通するように配置されている。射出ノズル204の先端には、ガスを射出する射出口206が設けられる。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the particle measuring unit 200. In this example, the particle measuring unit 200 includes a light shielding container 202, an injection nozzle 204, a recovery nozzle 208, a laser irradiation unit 213, a collimating lens 214, a reflection mirror 215, and a light receiving unit 218. The light shielding container 202 may be a container surrounded by a wall portion. The light shielding container 202 provides an area shielded from the outside. The injection nozzle 204 is disposed so as to penetrate a part of the wall portion of the light shielding container 202. An injection port 206 for injecting gas is provided at the tip of the injection nozzle 204.

射出ノズル204は、合流点28から供給流路L13を通じて導入される希釈済みの試料ガスを射出口206から射出してよい。回収ノズル208は、射出ノズル204と対向する位置において遮光容器202の壁部の一部を貫通するように配置されている。回収ノズル208の先端には、希釈済みの試料ガスを吸入して回収する回収口210が設けられる。回収ノズル208は、その回収口210が射出ノズル204の射出口206に対向するように配置される。回収ノズル208の他端は、排出ガス流路L14を介して第1吸引部32に接続されてよい。   The injection nozzle 204 may inject the diluted sample gas introduced from the junction 28 through the supply flow path L13 from the injection port 206. The collection nozzle 208 is disposed so as to penetrate a part of the wall portion of the light shielding container 202 at a position facing the injection nozzle 204. At the tip of the recovery nozzle 208, a recovery port 210 for sucking and recovering diluted sample gas is provided. The collection nozzle 208 is arranged so that the collection port 210 faces the injection port 206 of the injection nozzle 204. The other end of the recovery nozzle 208 may be connected to the first suction part 32 via the exhaust gas flow path L14.

射出ノズル204および回収ノズル208は、図2に示される場合に限られない。射出ノズル204および回収ノズル208は、それぞれが2重のノズル構造を有していてもよい。射出ノズル204は、被計測粒子を含む試料ガスを吐出するとともに、その外側を清浄なシースエアで包み込むことによって、試料ガスをビーム状に形成してよい。この場合、回収ノズル208は、試料ガスとシースエアとを分離して回収してよい。   The injection nozzle 204 and the recovery nozzle 208 are not limited to the case shown in FIG. Each of the injection nozzle 204 and the recovery nozzle 208 may have a double nozzle structure. The injection nozzle 204 may discharge the sample gas containing the particles to be measured and wrap the outside with clean sheath air to form the sample gas in a beam shape. In this case, the collection nozzle 208 may separate and collect the sample gas and the sheath air.

レーザ照射部213の照射口と受光部218とは遮光容器202内に設けられる。レーザ照射部213は、射出ノズル204と回収ノズル208との間の粒子計測領域212に向けてレーザ光216を照射する。受光部218は、レーザ光216が計測対象の粒子にあたって生じる散乱光220を受光する。受光部218は、散乱光220の受光強度に応じて電気信号を出力する。受光部218は、受光した散乱光220をパルス状の電気信号に変換する光電変換素子を含んでよい。   The irradiation port of the laser irradiation unit 213 and the light receiving unit 218 are provided in the light shielding container 202. The laser irradiation unit 213 irradiates the particle measurement region 212 between the injection nozzle 204 and the collection nozzle 208 with laser light 216. The light receiving unit 218 receives the scattered light 220 generated by the laser light 216 on the measurement target particle. The light receiving unit 218 outputs an electrical signal according to the received light intensity of the scattered light 220. The light receiving unit 218 may include a photoelectric conversion element that converts the received scattered light 220 into a pulsed electric signal.

粒子計測部200は、散乱光220を用いて粒子の濃度を測定するのみならず、白熱光検出処理を実行してもよい。粒子中に含まれるブラックカーボンがレーザ光216によって昇華するときに出る輻射光(白熱光)の強度によりブラックカーボンの粒子径が決定できる。   The particle measuring unit 200 may perform not only the particle concentration using the scattered light 220 but also an incandescent light detection process. The particle diameter of the black carbon can be determined by the intensity of the radiation (incandescent light) emitted when the black carbon contained in the particles is sublimated by the laser beam 216.

次に、試料ガス中の粒子の濃度が粒子計測部200に及ぼす影響について説明する。図4は、受光部218による出力信号の一例を示す図である。図4の上段、中段、および下段は、それぞれ低濃度、中濃度、および高濃度のときの出力信号を示す。図4において、横軸は時間であり、縦軸が出力電圧値(波高値)を示す。本例の受光部218は、一つの粒子に対応して一つのパルス波形を出力する。したがって、受光部218によって出力されるパルス波形の数が粒子の数に対応する。   Next, the influence of the particle concentration in the sample gas on the particle measuring unit 200 will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an output signal from the light receiving unit 218. The upper stage, middle stage, and lower stage of FIG. 4 show output signals at low density, medium density, and high density, respectively. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the output voltage value (crest value). The light receiving unit 218 of this example outputs one pulse waveform corresponding to one particle. Therefore, the number of pulse waveforms output by the light receiving unit 218 corresponds to the number of particles.

一方、出力信号値、すなわちパルス波形の波高値が粒子径に対応する。そして、出力信号数と出力信号値とに基づいて、粒子の濃度が算出される。具体的には、出力信号数と波高値とを乗じて、予め定められた時間にわたって積算することで、粒子の質量濃度(μg/m)が算出される。 On the other hand, the output signal value, that is, the peak value of the pulse waveform corresponds to the particle diameter. Then, the concentration of particles is calculated based on the number of output signals and the output signal value. Specifically, the mass concentration (μg / m 3 ) of the particles is calculated by multiplying the number of output signals and the peak value and integrating them over a predetermined time.

しかしながら、図4の下段に示されるとおり、試料ガス中の粒子の濃度が高くなると、受光部218による出力信号が飽和してしまい、パルス波形の出力信号を検出することができない状況が発生し得る。出力信号が飽和している期間は、粒子を計数することができない。したがって、実際の粒子の濃度に対して、見かけ上、粒子の濃度が低く示される場合があり、誤差要因となり得る。このような受光部218による出力信号が飽和する原因の一つとして、粒子の凝集の影響が考えられる。   However, as shown in the lower part of FIG. 4, when the concentration of the particles in the sample gas increases, the output signal from the light receiving unit 218 is saturated, and a situation in which the output signal of the pulse waveform cannot be detected may occur. . During the period when the output signal is saturated, particles cannot be counted. Therefore, the particle concentration may appear to be lower than the actual particle concentration, which may cause an error. One of the causes for the saturation of the output signal from the light receiving unit 218 is considered to be the influence of particle aggregation.

図5は、粒子の濃度と凝集化の関係を模式的に示す図である。図5に示されるとおり、試料ガス中の粒子の濃度が高くなると、試料ガス中の複数の粒子が凝集しやすくなる。具体的には、硝酸塩、硫酸塩、および煤(ブラックカーボン)などを成分として含む粒子であるエアロゾルを例にとると、濃度が高くなるにつれて、複数のエアロゾル同士が凝集し、粒子径が大きくなったエアロゾルとなる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between particle concentration and aggregation. As shown in FIG. 5, when the concentration of the particles in the sample gas increases, a plurality of particles in the sample gas tend to aggregate. Specifically, in the case of an aerosol which is a particle containing nitrate, sulfate, soot (black carbon) and the like as an example, as the concentration increases, a plurality of aerosols aggregate and the particle diameter increases. Aerosol.

粒子の高濃度化により粒子が凝集して粒子径が大きくなると、エアロゾルによって生じる散乱光220が強くなる。この結果、強い散乱光220を受けた受光部218による出力信号が一時的に飽和する。出力信号が一時的に飽和している間、パルス波形の出力信号を検出することができない状況が発生し得る。   When the particles are aggregated and the particle diameter is increased by increasing the concentration of the particles, the scattered light 220 generated by the aerosol becomes stronger. As a result, the output signal from the light receiving unit 218 that has received strong scattered light 220 is temporarily saturated. While the output signal is temporarily saturated, a situation may occur in which the pulse waveform output signal cannot be detected.

そこで、本実施形態の粒子計測装置110では、第1制御部160が、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、希釈部150における希釈率を制御する。図6は、第1実施形態の粒子計測装置110において希釈率を制御するフローチャートである。図6に示される処理では、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が、予め定められた複数の閾値と比較される。本例では、複数の閾値として、第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3(第1設定値d1<第2設定値d2<第3設定値d3)の3つの値を設定する。しかし、複数の閾値の個数は、3つの場合に限られない。   Therefore, in the particle measuring apparatus 110 of the present embodiment, the first control unit 160 controls the dilution rate in the dilution unit 150 in accordance with the concentration of particles in the sample gas. FIG. 6 is a flowchart for controlling the dilution rate in the particle measuring apparatus 110 of the first embodiment. In the process shown in FIG. 6, the concentration of particles in the undiluted sample gas is compared with a plurality of predetermined threshold values. In this example, three values of a first set value d1, a second set value d2, and a third set value d3 (first set value d1 <second set value d2 <third set value d3) are used as a plurality of threshold values. Set. However, the number of threshold values is not limited to three.

第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3に対応して、希釈率Eとして、第1値E1、第2値E2、および第3値E3(第1値<第2値<第3値)が設定されてよい。試料ガスの粒子の濃度が高くなるについて、希釈率Eが高くなる。なお、本明細書では希釈率Eは、試料ガス流量A1/(試料ガス流量A1+希釈ガス流量A2)であるので、希釈率Eが高くなることは、希釈ガスの占める割合が高くなることを意味する。   Corresponding to the first set value d1, the second set value d2, and the third set value d3, as the dilution rate E, the first value E1, the second value E2, and the third value E3 (first value <second Value <third value) may be set. As the concentration of the sample gas particles increases, the dilution rate E increases. In the present specification, since the dilution rate E is the sample gas flow rate A1 / (sample gas flow rate A1 + dilution gas flow rate A2), a higher dilution rate E means a higher proportion of the dilution gas. To do.

本例では、希釈されていない試料ガス中における粒子の濃度の閾値である第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3として、100μg/m、500μg/m、および1000μg/mが予め定められている。本例では、希釈率Eの第1値E1が1(希釈ガス:試料ガス=0:100)であり、第2値E2が10(希釈ガス:試料ガス=10:90)であり、第3値E3が約33(希釈ガス:試料ガス=3:97)である。但し、各値は、これらの値に限られるものではない。 In this example, the first set value d1, the second set value d2, and the third set value d3, which are threshold values of the concentration of particles in the undiluted sample gas, are 100 μg / m 3 , 500 μg / m 3 , and 1000 μg / m 3 is predetermined. In this example, the first value E1 of the dilution rate E is 1 (dilution gas: sample gas = 0: 100), the second value E2 is 10 (dilution gas: sample gas = 10: 90), and the third The value E3 is about 33 (dilution gas: sample gas = 3: 97). However, each value is not limited to these values.

第1制御部160は、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度計測値を取得する(ステップS101)。測定開始の時点では、試料ガスの濃度の範囲が不明である。したがって、第1制御部160は、希釈部150に対して、希釈しないように指示してよい。この場合は、試料ガスが希釈されずに粒子計測部200に導入される。粒子計測部200は、希釈されていない試料ガスについて粒子の濃度を計測する。粒子計測部200によって計測された濃度計測値が取得される。試料ガスが希釈されていない場合は、濃度(パーティクル値)は、濃度計測値であるパーティクル検出値(生データ)自体であってよい。   The first control unit 160 acquires a concentration measurement value of particles in the sample gas that has not been diluted (step S101). At the start of measurement, the concentration range of the sample gas is unknown. Therefore, the first control unit 160 may instruct the dilution unit 150 not to dilute. In this case, the sample gas is introduced into the particle measuring unit 200 without being diluted. The particle measuring unit 200 measures the concentration of particles for an undiluted sample gas. The concentration measurement value measured by the particle measurement unit 200 is acquired. When the sample gas is not diluted, the concentration (particle value) may be the particle detection value (raw data) itself that is a concentration measurement value.

第1制御部160は、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第1設定値d1以下であるかを判断する(ステップS102)。希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第1設定値d1以下である場合には(ステップS102:YES)、第1制御部160は、希釈率を第1値E1に設定する(ステップS103)。本例では、第1値E1が1(希釈ガス:試料ガス=0:100)である。   The first control unit 160 determines whether the concentration of particles in the undiluted sample gas is equal to or lower than the first set value d1 (step S102). When the concentration of particles in the undiluted sample gas is equal to or lower than the first set value d1 (step S102: YES), the first control unit 160 sets the dilution rate to the first value E1 (step S103). ). In this example, the first value E1 is 1 (dilution gas: sample gas = 0: 100).

さらに、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第1設定値d1より大きく(ステップS102:NO)、かつ第2設定値d2以下である場合には(ステップS104:YES)、第1制御部160は、希釈率を第2値E2に設定する(ステップS105)。さらに、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第2設定値d2より大きく、かつ第3設定値d3以下である場合には(ステップS106:YES)、第1制御部160は、希釈率を第3値d3に設定する(ステップS107)。   Furthermore, when the concentration of the particles in the undiluted sample gas is larger than the first set value d1 (step S102: NO) and not more than the second set value d2 (step S104: YES), the first control is performed. The unit 160 sets the dilution rate to the second value E2 (step S105). Furthermore, when the concentration of particles in the undiluted sample gas is greater than the second set value d2 and less than or equal to the third set value d3 (step S106: YES), the first controller 160 determines the dilution rate. Is set to the third value d3 (step S107).

一方、第1制御部160は、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第3設定値d3より高い場合には(ステップS106:NO)、試料ガスを粒子計測部200に供給せず、希釈ガスのみを粒子計測部200に供給するように制御してよい(ステップS108)。さらに、計測限界濃度を超えたことに伴うエラーを発報して、処理を終了してもよい(ステップS109)。ステップS108およびステップS109の処理により、計測限界を超える濃度のガスによって装置内部が汚染されることを可能な限り抑制することができる。   On the other hand, when the concentration of the particles in the undiluted sample gas is higher than the third set value d3 (step S106: NO), the first control unit 160 does not supply the sample gas to the particle measurement unit 200, Control may be performed so that only the dilution gas is supplied to the particle measuring unit 200 (step S108). Further, an error associated with exceeding the measurement limit concentration may be issued and the process may be terminated (step S109). By the processing of step S108 and step S109, it is possible to suppress as much as possible that the inside of the apparatus is contaminated by the gas having a concentration exceeding the measurement limit.

一方、計測限界濃度を超えない範囲では、試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、高く設定された希釈率(ステップS103、ステップS105、ステップS107)になるように、希釈部150は、試料ガスを希釈して、粒子計測部200に供給する。粒子計測部200は、希釈された試料ガス中の粒子の濃度を計測する。第1制御部160は、粒子計測部200から濃度計測値を取得する(ステップS110)。   On the other hand, in the range not exceeding the measurement limit concentration, the dilution unit 150 is configured so that the dilution rate (step S103, step S105, step S107) becomes higher as the concentration of particles in the sample gas becomes higher. Is diluted and supplied to the particle measuring unit 200. The particle measuring unit 200 measures the concentration of particles in the diluted sample gas. The first control unit 160 acquires a concentration measurement value from the particle measurement unit 200 (step S110).

第1制御部160は、希釈部150における希釈率と、粒子計測部200によって計測された粒子の濃度計測値とから、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度を算出する(ステップS111)。具体的には、ステップS110で取得した濃度計測値(パーティクル検出値)に希釈率E(補正値)を乗じて、希釈されていない元々の試料ガス中の粒子の濃度(パーティクル値)を算出してよい。以下、処理は、ステップS102以下に戻る。ステップS111で算出された希釈前の濃度を、各設定値d1、d2、d3と比較し、上述したような処理を繰り返してよい。なお、ステップS102からステップS107の段階は、試料ガス中の粒子の濃度を計測する粒子計測方法において、試料ガス中の粒子の濃度に応じた希釈率で、試料ガスを希釈ガスで希釈する段階の一例を示す。また、ステップS110は、希釈ガスで希釈された試料ガス中の粒子によって散乱されたレーザ光、すなわち散乱光220に基づいて、試料ガス中の粒子の濃度を計測する計測段階の一例を示す。   The first control unit 160 calculates the concentration of particles in the undiluted sample gas from the dilution rate in the dilution unit 150 and the particle concentration measurement value measured by the particle measurement unit 200 (step S111). Specifically, the concentration measurement value (particle detection value) acquired in step S110 is multiplied by the dilution rate E (correction value) to calculate the concentration (particle value) of particles in the original sample gas that has not been diluted. It's okay. Hereinafter, the process returns to step S102 and subsequent steps. The concentration before dilution calculated in step S111 may be compared with the set values d1, d2, and d3, and the above-described processing may be repeated. Note that steps S102 to S107 are steps of diluting the sample gas with the dilution gas at a dilution rate corresponding to the concentration of the particles in the sample gas in the particle measurement method for measuring the concentration of the particles in the sample gas. An example is shown. Step S110 shows an example of a measurement stage for measuring the concentration of particles in the sample gas based on the laser light scattered by the particles in the sample gas diluted with the dilution gas, that is, the scattered light 220.

以上の処理によれば、第1制御部160は、粒子の濃度、すなわち粒子による汚染度に応じて希釈率を変更する。したがって、粒子の濃度が高い場合にも、計測精度を保つことができる。ユーザが希釈率を設定する必要がなく、粒子の濃度が変化した場合には、変化した粒子濃度に適した希釈率が設定される。   According to the above processing, the first control unit 160 changes the dilution rate according to the concentration of particles, that is, the degree of contamination by particles. Therefore, measurement accuracy can be maintained even when the particle concentration is high. When the user does not need to set the dilution rate and the particle concentration changes, a dilution rate suitable for the changed particle concentration is set.

また、本実施形態の粒子計測装置110によれば、自装置内の粒子計測部200による計測結果を利用して、希釈率を変更することができる。したがって、外部機器による濃度の別途の計測をしなくてもよい。但し、第1制御部160は、粒子計測装置110以外の他の装置によって計測された濃度に応じて、試料ガスの希釈率を変更してもよい。第1制御部160は、粒子分析装置120からの計測結果に応じて、試料ガスの希釈率を変更してよい。   Moreover, according to the particle measuring apparatus 110 of the present embodiment, the dilution rate can be changed using the measurement result obtained by the particle measuring unit 200 in the own apparatus. Therefore, it is not necessary to separately measure the concentration using an external device. However, the first control unit 160 may change the dilution rate of the sample gas according to the concentration measured by a device other than the particle measuring device 110. The first controller 160 may change the dilution rate of the sample gas in accordance with the measurement result from the particle analyzer 120.

第1制御部160は、試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、希釈率を高くする。したがって、粒子の凝集が抑制され、計測精度への影響を与える大きさの粒子径を持つ粒子の発生を抑制できる。この結果、試料ガス中の粒子の濃度が高くなっても、計測精度を維持できる。また、試料ガスに希釈ガスを混合する合流点28までの間の試料ガス流路L11は、供給流路L13に比べて距離が短く、直線状に延びているので、希釈される前の過程における試料ガス中の粒子の凝集を軽減することができる。   The first control unit 160 increases the dilution rate as the concentration of the particles in the sample gas increases. Therefore, aggregation of particles can be suppressed, and generation of particles having a particle size having a size that affects measurement accuracy can be suppressed. As a result, the measurement accuracy can be maintained even when the concentration of particles in the sample gas increases. Further, the sample gas flow path L11 up to the confluence point 28 where the sample gas is mixed with the dilution gas has a shorter distance than the supply flow path L13 and extends linearly, so in the process before dilution. Aggregation of particles in the sample gas can be reduced.

図7は、第2実施形態の粒子計測装置110において希釈率を制御する処理を示すフローチャートである。本例の粒子計測装置110において、第1制御部160は、第1実施形態の場合と異なり、希釈後の試料ガス中の粒子の濃度に応じて希釈率を制御する。   FIG. 7 is a flowchart showing a process for controlling the dilution rate in the particle measuring apparatus 110 of the second embodiment. In the particle measuring apparatus 110 of the present example, the first controller 160 controls the dilution rate according to the concentration of particles in the diluted sample gas, unlike the case of the first embodiment.

本例の粒子計測装置110では、粒子の凝集が抑制されて計測精度を保つことができる粒子の濃度計測値の設定範囲が定められている。そして、粒子計測部200に導入される試料ガス中の濃度計測値を当該設定範囲に保つように希釈率を変更する。具体的には、試料ガス中の濃度計測値が設定範囲の上限を超える場合には、希釈率を引き上げる一方、試料ガス中の濃度計測値が設定範囲の下限を下回る場合には、希釈率を引き下げる。本例の粒子計測装置110は、第1制御部160による希釈率の制御を除いて、第1実施形態と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略し、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。   In the particle measuring apparatus 110 of this example, a setting range of particle concentration measurement values that can suppress measurement of particle aggregation and maintain measurement accuracy is defined. Then, the dilution rate is changed so that the concentration measurement value in the sample gas introduced into the particle measurement unit 200 is kept in the set range. Specifically, if the measured concentration value in the sample gas exceeds the upper limit of the setting range, the dilution rate is raised, while if the measured concentration value in the sample gas is below the lower limit of the setting range, the dilution rate is increased. Pull down. The particle measuring apparatus 110 of this example is the same as that of the first embodiment except for the dilution rate control by the first control unit 160. Therefore, repeated description will be omitted, and the same members will be described using the same reference numerals.

第1制御部160は、粒子の濃度計測値を取得する(ステップS201)。粒子計測部200は、希釈された試料ガス中の粒子の濃度計測値を計測する。なお、測定の開始時は、設定すべき希釈率が不明であるので、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度計測値を計測してもよく、予め定められた初期値の希釈率となるように希釈された試料ガス中の粒子の濃度計測値を計測してもよい。   The first control unit 160 obtains a particle concentration measurement value (step S201). The particle measuring unit 200 measures a concentration measurement value of particles in the diluted sample gas. Since the dilution rate to be set is unknown at the start of measurement, the concentration measurement value of particles in the undiluted sample gas may be measured, and the dilution rate is set to a predetermined initial value. The concentration measurement value of particles in the diluted sample gas may be measured.

第1制御部160は、試料ガス中の粒子の濃度計測値が予め定められた計測限界値より高い場合には(ステップS202:YES)、試料ガスを粒子計測部200に供給せず、希釈ガスのみを粒子計測部200に供給するように制御してよい(ステップS203)。さらに、第1制御部160は、計測限界濃度を超えたことに伴うエラーを発報して、処理を終了してもよい(ステップS204)。これらの処理により、計測限界を超える濃度のガスによって装置内部が汚染されることを可能な限り抑制することができる。   When the measured concentration value of the particles in the sample gas is higher than a predetermined measurement limit value (step S202: YES), the first control unit 160 does not supply the sample gas to the particle measuring unit 200 and does not supply the dilution gas. It may be controlled to supply only to the particle measuring unit 200 (step S203). Furthermore, the first control unit 160 may issue an error associated with exceeding the measurement limit concentration and end the process (step S204). By these processes, it is possible to suppress as much as possible that the inside of the apparatus is contaminated by a gas having a concentration exceeding the measurement limit.

試料ガス中の粒子の濃度計測値が予め定められた計測限界値以下である場合には(ステップS202:NO)、第1制御部160は、現在の希釈率で希釈されている試料ガス中の濃度計測値が、予め定められた範囲内であるかを判断する。具体的には、濃度計測値が設定範囲上限より高いか判断するとともに(ステップS205)、濃度計測値が設定範囲下限より低いか判断する(ステップS210)。   When the measured concentration value of the particles in the sample gas is equal to or less than a predetermined measurement limit value (step S202: NO), the first controller 160 in the sample gas diluted with the current dilution rate. It is determined whether the concentration measurement value is within a predetermined range. Specifically, it is determined whether the density measurement value is higher than the upper limit of the setting range (step S205), and it is determined whether the density measurement value is lower than the lower limit of the setting range (step S210).

試料ガス中の濃度計測値が設定範囲上限より高い場合(ステップS205:YES)、希釈率の引き上げ限界に達していない限り(ステップS206:NO)、第1制御部160は、現在の希釈率から更に希釈率を引き上げる(ステップS207)。次いで、再びステップS201に戻って、新たに濃度計測値が計測される。希釈率の引き上げ限界に達する場合には(ステップS206:YES)、計測限界濃度を超えた場合と同様に処理してよい(ステップS208およびステップS209)。   If the measured concentration value in the sample gas is higher than the upper limit of the setting range (step S205: YES), the first control unit 160 determines the current dilution rate from the current dilution rate unless the dilution rate is raised (step S206: NO). Further, the dilution rate is increased (step S207). Next, the process returns to step S201 again, and a new density measurement value is measured. When the limit for increasing the dilution rate is reached (step S206: YES), processing may be performed in the same manner as when the measurement limit concentration is exceeded (step S208 and step S209).

希釈率を高くしすぎると、十分な計測精度が保てない。したがって、予め希釈率の引き上げ限界を定めて第1制御部160内などに記憶しておくことができる。また、希釈率の引き上げ幅についての情報または算出式についても第1制御部160内などに予め記憶しておくことができる。   If the dilution rate is too high, sufficient measurement accuracy cannot be maintained. Accordingly, the limit for increasing the dilution rate can be determined in advance and stored in the first controller 160 or the like. Further, information on the increase rate of the dilution rate or a calculation formula can also be stored in advance in the first control unit 160 or the like.

試料ガス中の濃度計測値が設定範囲下限より低い場合(ステップS210:YES)、現在が希釈中であれば(ステップS213:YES)、第1制御部160は、希釈率を引き下げて(ステップS214)、再びステップS201に戻って新たに濃度計測値を計測する。なお、希釈率を引き下げる処理には、希釈率が1(希釈ガス:試料ガス=0:100)の場合、すなわち、元々の試料ガスを希釈しないようにする場合が含まれてよい。   If the concentration measurement value in the sample gas is lower than the lower limit of the setting range (step S210: YES), if the current is being diluted (step S213: YES), the first control unit 160 decreases the dilution rate (step S214). ), The process again returns to step S201 to newly measure the concentration measurement value. The process for reducing the dilution rate may include a case where the dilution rate is 1 (dilution gas: sample gas = 0: 100), that is, a case where the original sample gas is not diluted.

試料ガス中の濃度計測値が設定範囲内に含まれる場合には(ステップS205:NO、ステップS210:NO)、特に希釈率を変更する必要がない。したがって、第1制御部160は、今回の濃度計測値と、希釈部150における希釈率とから、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度を算出してよい(ステップS211)。以下、処理は、ステップS201以下に戻る。   When the concentration measurement value in the sample gas is included in the set range (step S205: NO, step S210: NO), it is not particularly necessary to change the dilution rate. Therefore, the first control unit 160 may calculate the concentration of particles in the undiluted sample gas from the current concentration measurement value and the dilution rate in the dilution unit 150 (step S211). Hereinafter, the process returns to step S201 and the subsequent steps.

本実施形態の粒子計測装置110による処理によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、第1制御部160は、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、希釈部150における希釈率を制御することになるが、このとき希釈前の濃度および希釈後の濃度のどちらかに応じて希釈部150における希釈率を制御してもよい。   According to the processing by the particle measuring apparatus 110 of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. That is, the first control unit 160 controls the dilution rate in the dilution unit 150 in accordance with the concentration of particles in the sample gas. At this time, the first control unit 160 depends on either the concentration before dilution or the concentration after dilution. Thus, the dilution rate in the dilution unit 150 may be controlled.

図8は、第3実施形態の粒子計測装置110において希釈率を制御する処理を示すフローチャートである。本例の粒子計測装置110は、第1制御部160による希釈率の制御を除いて、第2実施形態の場合と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略し、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。   FIG. 8 is a flowchart showing a process for controlling the dilution rate in the particle measuring apparatus 110 according to the third embodiment. The particle measuring apparatus 110 of this example is the same as that of the second embodiment except for the dilution rate control by the first control unit 160. Therefore, repeated description will be omitted, and the same members will be described using the same reference numerals.

本例の第1制御部160による希釈率の制御は、図7のステップS205の判断処理に代えてステップS305の判断処理を実行することを除いて、図7における処理と同様である。したがって、ステップS305の処理以外の処理についての説明は省略する。第1制御部160は、図8のステップS305において、受光部218の出力信号が飽和しているかを判断する。受光部218の出力信号が飽和しているか否かは、図4に示される出力信号波形から判断してよい。   The control of the dilution rate by the first control unit 160 in this example is the same as the process in FIG. 7 except that the determination process in step S305 is executed instead of the determination process in step S205 in FIG. Therefore, description of processes other than the process of step S305 is omitted. The first control unit 160 determines whether the output signal of the light receiving unit 218 is saturated in step S305 in FIG. Whether or not the output signal of the light receiving unit 218 is saturated may be determined from the output signal waveform shown in FIG.

例えば、第1制御部160は、受光部218の出力信号が飽和電圧を予め定められた時間にわたって維持している場合に、受光部218の出力信号が飽和していると判断する。あるいは、第1制御部160は、パルス波形の出力信号を検出することができない状況が予め定められた時間にわたって発生した場合に、受光部218の出力信号が飽和していると判断してもよい。但し、判断方法はこれらの場合に限定されない。   For example, the first control unit 160 determines that the output signal of the light receiving unit 218 is saturated when the output signal of the light receiving unit 218 maintains the saturation voltage for a predetermined time. Alternatively, the first control unit 160 may determine that the output signal of the light receiving unit 218 is saturated when a situation in which an output signal having a pulse waveform cannot be detected has occurred for a predetermined time. . However, the determination method is not limited to these cases.

受光部218の出力信号が飽和している場合には(ステップS305:YES)、希釈率の引き上げ限界に達していない限り(ステップS306:NO)、第1制御部160は、現在の希釈率から更に希釈率を引き上げる(ステップS307)。次いで、ステップS301からステップS307の処理に戻って、新たに濃度計測値が計測される。ステップS301からステップS307の処理によれば、第1制御部160は、受光部218の出力信号が飽和している場合には、受光部218の出力信号が飽和していない状態となるまで(ステップS305:NO)、希釈率を高くする(ステップS307)。   When the output signal of the light receiving unit 218 is saturated (step S305: YES), the first control unit 160 determines the current dilution rate from the current dilution rate unless the dilution rate increase limit is reached (step S306: NO). Further, the dilution rate is increased (step S307). Next, the process returns from step S301 to step S307, and a new density measurement value is measured. According to the processing from step S301 to step S307, when the output signal of the light receiving unit 218 is saturated, the first control unit 160 is in a state where the output signal of the light receiving unit 218 is not saturated (step S305: NO), the dilution rate is increased (step S307).

本実施形態の粒子計測装置110によれば、受光部218の出力が飽和状態となることを防止し、粒子を検出できずに見かけ上の粒子の濃度が低く検出されてしまうことを防止することができる。   According to the particle measuring apparatus 110 of the present embodiment, it is possible to prevent the output of the light receiving unit 218 from being saturated, and to prevent the apparent concentration of particles from being detected without detecting particles. Can do.

図9は、第4実施形態における粒子計測装置110を示す図である。本例の粒子計測装置110は、分級部42、凝集促進部44、微小粒子用流量調整部46、および流路切換部48を有することを除いて、図2に示された第1実施形態の粒子計測装置110と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略し、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。   FIG. 9 is a diagram illustrating a particle measuring apparatus 110 according to the fourth embodiment. The particle measuring apparatus 110 of this example has the classification unit 42, the aggregation promoting unit 44, the fine particle flow rate adjusting unit 46, and the flow path switching unit 48 of the first embodiment shown in FIG. This is the same as the particle measuring device 110. Therefore, repeated description will be omitted, and the same members will be described using the same reference numerals.

本例の粒子計測装置110は、本来であれば粒子計測部200において検出可能な粒子径に満たない微小粒子をあえて凝集させて粒子径を大きくすることによって検出するものである。粒子の濃度が高くなると粒子の凝集が促進されることを利用してよい。分級部42は、予め定められた粒子径以上の粒子を除去した試料ガスを凝集促進部44に供給する粒子分級部である。分級部42は、例えばバーチャルインパクタ、またはフィルタなど種々の構成を有する。   The particle measuring apparatus 110 of the present example is to detect by intentionally agglomerating fine particles less than the particle diameter that can be detected by the particle measuring unit 200 to increase the particle diameter. It may be used that the aggregation of particles is promoted when the concentration of particles is increased. The classifying unit 42 is a particle classifying unit that supplies a sample gas from which particles having a predetermined particle diameter or more are removed to the aggregation promoting unit 44. The classifying unit 42 has various configurations such as a virtual impactor or a filter.

凝集促進部44は、試料ガス中の粒子同士が凝集することを促す。本例では、凝集促進部44は、分級部42を通過した試料ガス中の粒子同士が凝集することを促す。凝集促進部44は、例えば、ラビリンス構造、加熱部、または加湿部を有する。ラビリンス構造は、比較的狭くて曲がりくねった流路を有する。ラビリンス構造における流路は、流路L11よりも狭くてよい。ラビリング構造を試料ガスが流れることによって、試料ガス中の粒子同士が凝集しやすくなる。加熱部を有する場合は、粒子同士の接触する確率が高くなり、凝集しやすくなる。加湿部を有する場合は、水蒸気を媒介として粒子同士が凝集しやすくなる。   The aggregation promoting unit 44 promotes aggregation of particles in the sample gas. In this example, the aggregation promoting unit 44 prompts the particles in the sample gas that have passed through the classification unit 42 to aggregate. The aggregation promoting unit 44 has, for example, a labyrinth structure, a heating unit, or a humidifying unit. The labyrinth structure has a relatively narrow and winding channel. The flow path in the labyrinth structure may be narrower than the flow path L11. When the sample gas flows through the labyrinth structure, particles in the sample gas are easily aggregated. When it has a heating part, the probability that particles will contact will become high and it will become easy to aggregate. When it has a humidification part, it becomes easy to aggregate particles using water vapor as a medium.

微小粒子用流量調整部46は、凝集促進部44によって粒子同士の凝集が促進された試料ガスの流量を調整する。微小粒子用流量調整部46は、粒子計測部用流量調整部30と同様の構成を有してよい。凝集促進部44によって粒子同士の凝集が促進された試料ガスは、微小粒子用流量調整部46によって流量が制御されて、粒子計測部200に導入される。流路切換部48は、凝集促進部44を経る流路と、凝集促進部44を経ない流路とを切り換える。流路切換部48は、第1制御部160によって制御されてよい。   The fine particle flow rate adjusting unit 46 adjusts the flow rate of the sample gas in which aggregation of particles is promoted by the aggregation promoting unit 44. The fine particle flow rate adjustment unit 46 may have the same configuration as the particle measurement unit flow rate adjustment unit 30. The sample gas in which the aggregation of the particles is promoted by the aggregation promoting unit 44 is introduced into the particle measuring unit 200 with the flow rate controlled by the microparticle flow rate adjusting unit 46. The channel switching unit 48 switches between a channel that passes through the aggregation promoting unit 44 and a channel that does not pass through the aggregation promoting unit 44. The flow path switching unit 48 may be controlled by the first control unit 160.

第1制御部160は、粒子計測部200において検出可能な粒子径に満たない微小粒子の濃度を検出したい場合、流路切換部48に対して、凝集促進部44を経る流路に切り換えるように指示する。粒子計測部200において検出可能な粒子径に満たない微小粒子は、分級部42を通過する。分級部42を通過した微小粒子は、凝集促進部44によって凝集が促進される。その結果、粒子計測部200で計測可能な粒子径まで大きくなり、粒子計測部に供給される。   The first control unit 160 switches the flow path switching unit 48 to a flow path that passes through the aggregation promoting section 44 when it is desired to detect the concentration of microparticles that are less than the particle diameter that can be detected by the particle measurement section 200. Instruct. Fine particles that are less than the particle diameter that can be detected by the particle measurement unit 200 pass through the classification unit 42. Aggregation of the fine particles that have passed through the classification unit 42 is promoted by the aggregation promoting unit 44. As a result, the particle size that can be measured by the particle measuring unit 200 is increased and supplied to the particle measuring unit.

流路切換部48は、凝集促進部44を経ない供給流路L13に切り換えることができる。この場合は、第1から第3実施形態と同様に粒子の濃度を計測することができる。本例では、凝集促進部44を経て導入される試料ガスは希釈しなくてよい。これにより、凝集が促進される。但し、この場合に限られず、凝集促進部44を経る流路を流れる試料ガスについても希釈してもよい。しかし、この場合は、凝集促進部44を経ない流路を流れる試料ガスより希釈率を低くしてよい。   The channel switching unit 48 can switch to the supply channel L13 that does not pass through the aggregation promoting unit 44. In this case, the concentration of particles can be measured as in the first to third embodiments. In this example, the sample gas introduced through the aggregation promoting unit 44 does not have to be diluted. Thereby, aggregation is promoted. However, the present invention is not limited to this case, and the sample gas flowing through the flow path passing through the aggregation promoting portion 44 may also be diluted. However, in this case, the dilution rate may be lower than that of the sample gas flowing through the flow path that does not pass through the aggregation promoting portion 44.

<粒子分析装置>
粒子分析装置120の実施形態について説明する。図10は、第1実施形態における粒子分析装置120を示す図である。粒子分析装置120は、分析部300および抑制部60を備える。また、粒子分析装置120は、分析部用流量調整部51を有していてもよい。分析部用流量調整部51は、試料ガスの単位時間当たりの流量を制御する。例えば、分析部用流量調整部51は、単位時間当たりの流量を設定値に制御する絞り弁であるオリフィスである。
<Particle analyzer>
An embodiment of the particle analyzer 120 will be described. FIG. 10 is a diagram showing the particle analyzer 120 in the first embodiment. The particle analyzer 120 includes an analysis unit 300 and a suppression unit 60. Further, the particle analyzer 120 may have an analysis unit flow rate adjustment unit 51. The analysis unit flow rate adjusting unit 51 controls the flow rate of the sample gas per unit time. For example, the analysis unit flow rate adjustment unit 51 is an orifice that is a throttle valve that controls the flow rate per unit time to a set value.

分析部用流量調整部51としてオリフィスのように動力源を有しない制御部を使用する場合には、オリフィスの直後に圧力計測部52を配置してよい。圧力計測部52による指示値が電気的に読み込まれて、分析部用流量調整部51における試料ガスの単位時間当たりの流量に換算される。   When a control unit having no power source such as an orifice is used as the flow rate adjustment unit 51 for the analysis unit, the pressure measurement unit 52 may be arranged immediately after the orifice. The indicated value by the pressure measuring unit 52 is electrically read and converted into a flow rate per unit time of the sample gas in the flow rate adjusting unit 51 for analyzing unit.

分析部300は、試料ガス中の粒子を捕集して、捕集された粒子を脱離させて脱離成分を生じさせ、脱離成分を分析して粒子の量を計測する。抑制部60は、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、分析部300における粒子の捕集量を抑制する。抑制部60は、流路開閉部62と第2制御部170とを有してよい。本明細書において、「脱離」には、気化、昇華、または反応させることが含まれる。   The analysis unit 300 collects particles in the sample gas, desorbs the collected particles to generate a desorbed component, analyzes the desorbed component, and measures the amount of particles. The suppression unit 60 suppresses the amount of collected particles in the analysis unit 300 according to the concentration of the particles in the sample gas. The suppressing unit 60 may include a flow path opening / closing unit 62 and a second control unit 170. As used herein, “desorption” includes vaporization, sublimation, or reaction.

流路開閉部62は、分析部300の上流側の流路に配置される。本例では、分析部用流量調整部51が流路開閉部62の上流に設けられている。但し、分析部用流量調整部51は、流路開閉部62の下流に設けられてもよい。あるいは、流路開閉部62が分析部用流量調整部51の機能を更に有していてもよい。分析部300の排出口には、排出流路を介して第2吸引部54が接続される。第2吸引部54は、分析部300からの排出流路を介して排出ガスを吸引して系外に排出する。第2吸引部54は、真空ポンプである。   The channel opening / closing unit 62 is disposed in the channel on the upstream side of the analysis unit 300. In this example, the analysis unit flow rate adjustment unit 51 is provided upstream of the flow path opening / closing unit 62. However, the analysis unit flow rate adjustment unit 51 may be provided downstream of the flow path opening / closing unit 62. Alternatively, the flow path opening / closing unit 62 may further have the function of the analysis unit flow rate adjusting unit 51. A second suction unit 54 is connected to the discharge port of the analysis unit 300 via a discharge channel. The second suction unit 54 sucks the exhaust gas through the discharge channel from the analysis unit 300 and discharges it out of the system. The second suction unit 54 is a vacuum pump.

流路開閉部62は、開状態と閉状態とを切り替えて分析部300への試料ガスの導入時間を調整する。流路開閉部62が流路を閉状態に制御すると、分析部300へ試料ガスが導入されず、流路開閉部62が流路を開状態に制御すると、分析部300へ試料ガスが導入される。流路開閉部62は、電動弁であってよく、例えば、電動アクチュエータ式ボールパルプである。しかし、流路開閉部62は、試料ガスの分析部300への導入の有無を制御できるものであれば、特に限定されない。   The channel opening / closing unit 62 adjusts the introduction time of the sample gas to the analysis unit 300 by switching between the open state and the closed state. When the channel opening / closing unit 62 controls the channel to be closed, the sample gas is not introduced into the analysis unit 300, and when the channel opening / closing unit 62 controls the channel to be opened, the sample gas is introduced into the analysis unit 300. The The flow path opening / closing part 62 may be an electric valve, for example, an electric actuator ball pulp. However, the flow path opening / closing unit 62 is not particularly limited as long as it can control whether sample gas is introduced into the analysis unit 300.

第2制御部170は、各種のデータおよび信号を処理し、種々の制御を実行するコンピュータであってよい。システム制御部400を第2制御部170として用いてもよい。第2制御部170は、分散して配置されたマイクロコンピュータなどを含んでいてもよい。第2制御部170は、図10に破線で示したように、圧力計測部52、流路開閉部62、および分析部300の各部と通信可能に接続されてよい。第2制御部170は、図1で示された粒子計測装置110と通信可能に接続されていてよい。第2制御部170は、圧力計測部52からの圧力の実測値を読み込み、圧力の実測値から圧力計測部52での流量を算出してもよい。   The second controller 170 may be a computer that processes various data and signals and executes various controls. The system control unit 400 may be used as the second control unit 170. The second control unit 170 may include microcomputers and the like arranged in a distributed manner. As indicated by a broken line in FIG. 10, the second control unit 170 may be communicably connected to each unit of the pressure measurement unit 52, the channel opening / closing unit 62, and the analysis unit 300. The second control unit 170 may be communicably connected to the particle measuring device 110 shown in FIG. The second control unit 170 may read an actual measurement value of pressure from the pressure measurement unit 52 and calculate a flow rate at the pressure measurement unit 52 from the actual measurement value of pressure.

第2制御部170は、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、流路開閉部62における開状態の時間を制御する。これにより、本例では、抑制部60は、試料ガスを分析部300に導入する導入時間を試料ガス中の粒子の濃度に応じて変更する。特に、第2制御部170は、分析部300による計測結果に応じて、流路開閉部62における開状態の時間を制御してよい。この場合、抑制部60は、分析部300による計測結果に応じて、導入時間を変更する。例えば、抑制部60は、試料ガス中の粒子濃度がより高い場合に、導入時間をより短くすることで、分析部300における粒子の捕集量を抑制する。   The 2nd control part 170 controls the time of the open state in the flow-path opening-and-closing part 62 according to the density | concentration of the particle | grains in sample gas. Thereby, in this example, the suppression unit 60 changes the introduction time for introducing the sample gas into the analysis unit 300 according to the concentration of the particles in the sample gas. In particular, the second control unit 170 may control the open time of the flow path opening / closing unit 62 according to the measurement result by the analysis unit 300. In this case, the suppression unit 60 changes the introduction time according to the measurement result by the analysis unit 300. For example, the suppression unit 60 suppresses the amount of particles collected in the analysis unit 300 by shortening the introduction time when the particle concentration in the sample gas is higher.

本例の粒子分析装置によれば、試料ガス中の粒子濃度に応じて、分析部における粒子の捕集量を抑制するので、残渣の発生を抑制できる。計測時にゼロ点が安定するとともに、残渣ガスの影響を軽減して、精度よく粒子濃度を測定することができる。   According to the particle analyzer of this example, since the amount of particles collected in the analysis unit is suppressed according to the particle concentration in the sample gas, the generation of residues can be suppressed. At the time of measurement, the zero point is stabilized, the influence of the residual gas is reduced, and the particle concentration can be accurately measured.

図11は、分析部300の一例を示す概略構成図である。本例では、分析部300は、減圧容器302を有する。減圧容器302は、外部に対して減圧された領域を提供するための減圧チャンバであってよい。減圧容器302は、隔壁によって複数の減圧容器303、減圧容器304、および減圧容器305に区切られていてよい。本例の減圧容器303、304、および305は、それぞれ第2吸引部54によって減圧されるようになっている。第2吸引部54は、減圧容器302内の減圧状態を保つための真空ポンプである。   FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the analysis unit 300. In this example, the analysis unit 300 includes a decompression container 302. The decompression vessel 302 may be a decompression chamber for providing a decompressed region with respect to the outside. The decompression container 302 may be divided into a plurality of decompression containers 303, decompression containers 304, and decompression containers 305 by partition walls. The decompression containers 303, 304, and 305 of this example are each decompressed by the second suction part 54. The second suction unit 54 is a vacuum pump for maintaining a reduced pressure state in the reduced pressure container 302.

分析部300は、粒子線生成部310および捕集体320を有する。粒子線生成部310は、試料ガス中の粒子の粒子線316を射出する。粒子線生成部310は、例えばエアロダイナミックレンズである。粒子線生成部310は、減圧容器302の壁部の一部に設けられる。粒子線生成部310は、減圧容器302の気密性を保ちつつ減圧容器302の壁部を貫通する。粒子線生成部310は、管状構造体の内側に立設する複数の絞り機構である複数のオリフィス312を備えてよい。粒子線生成部310の一端には、粒子線射出口314が設けられている。粒子線生成部310の他端は、流路開閉部62に接続されてよい。   The analysis unit 300 includes a particle beam generation unit 310 and a collection body 320. The particle beam generation unit 310 injects a particle beam 316 of particles in the sample gas. The particle beam generator 310 is an aerodynamic lens, for example. The particle beam generator 310 is provided on a part of the wall of the decompression vessel 302. The particle beam generator 310 penetrates the wall of the vacuum container 302 while maintaining the airtightness of the vacuum container 302. The particle beam generation unit 310 may include a plurality of orifices 312 that are a plurality of throttle mechanisms standing inside the tubular structure. A particle beam injection port 314 is provided at one end of the particle beam generation unit 310. The other end of the particle beam generation unit 310 may be connected to the flow path opening / closing unit 62.

本発明において、「試料ガス中の粒子の粒子線316」とは、固体または液体で構成された粒子の空力学的特性を利用して、粒子が浮遊した試料ガスから、各粒子が試料ガス中で同じような飛行・移動特性を持つようにビーム状に離隔濃縮された粒子の粒子線316である。減圧容器302内外の圧力差によって、試料ガスが粒子線生成部310に流入する。粒子線生成部310内を試料ガスが通り抜けるときは、媒質である気体は拡散しながら移動するので、オリフィス312によって直線的な移動が妨げられる。   In the present invention, the “particle beam 316 of particles in a sample gas” means that each particle is contained in a sample gas from a sample gas in which particles are suspended by utilizing aerodynamic characteristics of particles composed of solid or liquid. The particle beam 316 is a particle beam 316 that is separately concentrated in a beam shape so as to have similar flight / movement characteristics. The sample gas flows into the particle beam generator 310 due to the pressure difference between the inside and outside of the decompression vessel 302. When the sample gas passes through the particle beam generator 310, the gas as the medium moves while diffusing, and the orifice 312 prevents linear movement.

一方、固体または液体で構成された粒子は、直進性が気体分子に比べて高いので、初段のオリフィス312を通過した粒子の移動が2段目以降のオリフィス312により大きく妨げられることがない。したがって、各粒子がビーム状に収束しつつ、粒子線射出口314を通って、減圧雰囲気側に粒子の粒子線316として射出される。   On the other hand, since particles made of solid or liquid have higher straightness than gas molecules, the movement of particles that have passed through the first stage orifice 312 is not greatly hindered by the second and subsequent orifices 312. Accordingly, each particle converges in the form of a beam and is ejected as a particle beam 316 of particles through the particle beam ejection port 314 to the reduced-pressure atmosphere side.

捕集体320は、粒子線316中の粒子を捕集する。捕集体320は、粒子線316が照射される捕集面322を有する。捕集体320は、捕集面322から予め定められた厚さの部分までは少なくともメッシュ状構造を有している。メッシュ状構造の捕集体320において捕集面322側から投影したときの面積空隙率が、80%以上99%の範囲であってよい。捕集体320は、粒子線316が射出される位置に配置される。本実施形態では、粒子線生成部310の粒子線射出口314から射出された粒子線316が減圧容器302内で予め定められた距離を飛行して到達する位置に、捕集体320が配置されてよい。   The collector 320 collects particles in the particle beam 316. The collection body 320 has a collection surface 322 to which the particle beam 316 is irradiated. The collection body 320 has at least a mesh-like structure from the collection surface 322 to a portion having a predetermined thickness. The area porosity when projected from the collection surface 322 side in the mesh-shaped structure collection body 320 may be in the range of 80% to 99%. The collector 320 is disposed at a position where the particle beam 316 is emitted. In the present embodiment, the collecting body 320 is arranged at a position where the particle beam 316 ejected from the particle beam ejection port 314 of the particle beam generating unit 310 reaches a predetermined distance in the decompression vessel 302. Good.

減圧環境によって減圧容器302内では気相成分が減っているので、粒子が捕集体320に当たったときの気流による乱れが抑制されている。粒子線316中の粒子が捕集体320の空隙に獲捕されつつ運動エネルギーが弱まる。捕集体320は、捕集面322が粒子線生成部310の粒子線射出口314に対して、傾けて対向するように配されてよい。これにより、捕集体320に跳ね返されて捕集できない確率を低減することができ、より効率的に粒子線316中の粒子を捕集することができる。   Since the gas phase component is reduced in the decompression vessel 302 due to the decompression environment, the turbulence due to the air current when the particles hit the collector 320 is suppressed. The kinetic energy is weakened while the particles in the particle beam 316 are captured in the gap of the collector 320. The collection body 320 may be arranged such that the collection surface 322 is inclined and opposed to the particle beam outlet 314 of the particle beam generation unit 310. Thereby, it is possible to reduce the probability of being bounced back by the collector 320 and not being collected, and the particles in the particle beam 316 can be collected more efficiently.

分析部300は、更に、エネルギー線照射部330および分析器340を有する。エネルギー線照射部330は、捕集体320に向けてエネルギー線331を照射して、捕集体320に捕集された粒子を気化、昇華、または反応させて脱離成分を生じさせる。エネルギー線331は、照射口332から照射され、減圧容器302の壁部等の一部に設けられた透光窓334を通過して減圧容器302内の捕集体320に到達する。エネルギー線331は、捕集体320の予め定められた範囲に照射される。   The analysis unit 300 further includes an energy beam irradiation unit 330 and an analyzer 340. The energy beam irradiation unit 330 irradiates the collector 320 with the energy beam 331, and vaporizes, sublimates, or reacts the particles collected in the collector 320 to generate a desorbed component. The energy beam 331 is irradiated from the irradiation port 332, passes through the light transmission window 334 provided in a part of the wall of the decompression vessel 302 and reaches the collector 320 in the decompression vessel 302. The energy beam 331 is irradiated to a predetermined range of the collector 320.

エネルギー線331は、捕集体320に捕集された粒子を脱離させて脱離成分を生じさせるものであればよく、特に制限されない。エネルギー線331は、例えば、赤外レーザの供給器、可視レーザの供給器、紫外レーザの供給器、X線の供給器、およびイオンビームの供給器により供給されるエネルギー線である。生じた脱離成分は、導管を介して、分析器340に導入されてよい。   The energy beam 331 is not particularly limited as long as it can desorb the particles collected by the collector 320 and generate a desorbed component. The energy beam 331 is, for example, an energy beam supplied from an infrared laser supply device, a visible laser supply device, an ultraviolet laser supply device, an X-ray supply device, and an ion beam supply device. The resulting desorbed component may be introduced into the analyzer 340 via a conduit.

分析器340は、脱離成分を分析して粒子の量を計測する。分析器340は、質量分析計または分光分析装置であってよい。分析器340は、分析強度に応じて分析信号を出力する。分析器340の導入口には、回収筒部342の一端が連結されている。脱離成分が、回収筒部342を通じて回収されて、分析器340内に導入される。   The analyzer 340 analyzes the desorbed component and measures the amount of particles. The analyzer 340 may be a mass spectrometer or a spectroscopic analyzer. The analyzer 340 outputs an analysis signal according to the analysis intensity. One end of the collection cylinder 342 is connected to the inlet of the analyzer 340. The desorbed component is recovered through the recovery cylinder 342 and introduced into the analyzer 340.

分析器340は、電気信号として受信された分析信号に基づいて演算し、粒子の量を導出してよい。分析器340は、粒子の成分及び成分別の量を導出してよい。分析信号から粒子の成分及び成分別の量を導出することについては、従来の質量分析計などと同様であるので詳しい説明を省略する。本例の分析部300によれば、エアロゾル試料中の粒子を予め定められた領域に集中的に捕集して、それにエネルギー線331を照射して生じさせた脱離成分を分析するので、効率的でしかも感度良く、粒子の成分及びその量を分析することが可能である。   The analyzer 340 may calculate based on the analysis signal received as an electrical signal and derive the amount of particles. The analyzer 340 may derive the component of the particle and the amount by component. Deriving the particle components and the amount of each component from the analysis signal is the same as that of a conventional mass spectrometer and the like, and thus detailed description thereof is omitted. According to the analysis unit 300 of this example, particles in the aerosol sample are intensively collected in a predetermined region, and the desorption component generated by irradiating the energy beam 331 to the region is analyzed. It is possible to analyze the components of the particles and the amount thereof with high accuracy and sensitivity.

次に、試料ガス中の粒子の濃度が分析部300に及ぼす影響について説明する。試料ガス中の粒子の濃度が高くなると、捕集体320に捕集される粒子の量が増加する。捕集される量が予め定められた量より多いと、エネルギー線331を照射しても、捕集体320上のすべての粒子が脱離することができず、残渣が発生し得る。その結果、分析部300でのゼロ点検出時、安定的にゼロ点を示すことができず、オフセットが生じてしまう。また、残渣が脱離することによって正しい計測値を算出することができない場合がある。   Next, the influence of the concentration of particles in the sample gas on the analysis unit 300 will be described. As the concentration of particles in the sample gas increases, the amount of particles collected in the collector 320 increases. If the amount to be collected is larger than a predetermined amount, even if the energy beam 331 is irradiated, all the particles on the collection body 320 cannot be detached and a residue may be generated. As a result, when the zero point is detected by the analysis unit 300, the zero point cannot be stably displayed, and an offset occurs. Further, there are cases where a correct measured value cannot be calculated due to desorption of the residue.

そこで、本実施形態の粒子分析装置120では、抑制部60が、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、分析部300における粒子の捕集量を抑制する。図12は、第1実施形態の粒子分析装置120における捕集量抑制処理を示すフローチャートである。図12に示される処理では、試料ガス中の粒子の濃度を、予め定められた複数の閾値と比較する。本例では、複数の閾値として、第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3(第1設定値d1<第2設定値d2<第3設定値d3)の3つの値を設定する。しかし、複数の閾値の個数は、3つの場合に限られない。   Therefore, in the particle analyzer 120 of the present embodiment, the suppression unit 60 suppresses the amount of particles collected in the analysis unit 300 according to the concentration of particles in the sample gas. FIG. 12 is a flowchart showing the collection amount suppression process in the particle analyzer 120 of the first embodiment. In the process shown in FIG. 12, the concentration of particles in the sample gas is compared with a plurality of predetermined threshold values. In this example, three values of a first set value d1, a second set value d2, and a third set value d3 (first set value d1 <second set value d2 <third set value d3) are used as a plurality of threshold values. Set. However, the number of threshold values is not limited to three.

第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3に対応して、導入時間t1、導入時間t2、および導入時間t3(t1>t2>t3)が設定されてよい。試料ガスの粒子の濃度が高くなるにつれて、導入時間が短く設定されてよい。   The introduction time t1, the introduction time t2, and the introduction time t3 (t1> t2> t3) may be set corresponding to the first set value d1, the second set value d2, and the third set value d3. As the concentration of the sample gas particles increases, the introduction time may be set shorter.

本例では、試料ガス中における粒子の濃度の閾値である第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3として、100μg/m、500μg/m、および1000μg/mが予め定められている。本例では、導入時間t1が180秒であり、導入時間t2が60秒であり、導入時間t3が15秒である。但し、各値は、これらの値に限定されるものではない。 In this example, the first set value d1, the second set value d2, and the third set value d3, which are threshold values for the concentration of particles in the sample gas, are 100 μg / m 3 , 500 μg / m 3 , and 1000 μg / m 3. Is predetermined. In this example, the introduction time t1 is 180 seconds, the introduction time t2 is 60 seconds, and the introduction time t3 is 15 seconds. However, each value is not limited to these values.

第2制御部170は、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度計測値を取得する(ステップS401)。測定開始の時点では、試料ガスの濃度の範囲が不明である。したがって、第2制御部170は、予め定められた導入時間tを設定してよい。第2制御部170は、圧力計測部52の計測値から換算された試料ガスの流量Aを取得してよい。第2制御部170は、流路開閉部62による開状態の時間tを取得する。第2制御部170は、試料ガスの導入量A・tを算出する。なお、本実施形態では、試料ガスが希釈されていない場合は、濃度計測値であるパーティクル検出値が、濃度(パーティクル値)を意味する。   The second control unit 170 acquires a concentration measurement value of particles in the sample gas that has not been diluted (step S401). At the start of measurement, the concentration range of the sample gas is unknown. Therefore, the second control unit 170 may set a predetermined introduction time t. The second control unit 170 may acquire the flow rate A of the sample gas converted from the measurement value of the pressure measurement unit 52. The second control unit 170 acquires the time t in the open state by the flow path opening / closing unit 62. The second controller 170 calculates the sample gas introduction amount A · t. In the present embodiment, when the sample gas is not diluted, the particle detection value that is the concentration measurement value means the concentration (particle value).

第2制御部170は、流路を開状態とすべき時間についての指令を流路開閉部62に送信する場合は、流路開閉部62における開閉動作の追従性によっては、第2制御部170は、取得した流量Aと、指令された開状態の時間tとを用いて導入量A・tを算出してもよい。分析部300では、試料ガス中の粒子の量を計測する。具体的には、試料ガス中の成分別の質量を計測してよい。粒子の質量の計測値をSとすると、それを導入量A・tで除した値S/(A・t)が粒子の成分別の濃度計測値(μg/m)となる。粒子がエアロゾルの場合、硫酸塩、硝酸塩、およびブラックカーボンといった成分別の濃度計測値を算出してよい。これら成分別の濃度計測値(μg/m)を合算して粒子全体の濃度計測値(μg/m)を算出してよい。第2制御部170は、このように試料ガス中の粒子の濃度計測値を取得してよい。 When the second control unit 170 transmits a command about the time for opening the flow channel to the flow channel opening / closing unit 62, the second control unit 170 depends on the follow-up performance of the opening / closing operation in the flow channel opening / closing unit 62. May calculate the introduction amount A · t using the acquired flow rate A and the commanded open time t. The analysis unit 300 measures the amount of particles in the sample gas. Specifically, the mass of each component in the sample gas may be measured. Assuming that the measured value of the mass of the particle is S, a value S / (A · t) obtained by dividing the measured value by the introduction amount A · t becomes a concentration measured value (μg / m 3 ) for each particle component. When the particles are aerosol, concentration measurement values for each component such as sulfate, nitrate, and black carbon may be calculated. The concentration measurement value (μg / m 3 ) for each component may be added to calculate the concentration measurement value (μg / m 3 ) of the entire particle. The second control unit 170 may thus acquire the concentration measurement value of the particles in the sample gas.

第2制御部170は、試料ガス中の粒子の濃度計測値が第1設定値d1以下であるかを判断する(ステップS402)。試料ガス中の粒子の濃度計測値が第1設定値d1以下である場合には(ステップS402:YES)、第2制御部170は、導入時間t1を設定する(ステップS403)。設定された導入時間t1が流路開閉部62に指示される。流路開閉部62は、指示された導入時間t1の間、流路を開状態とする。本例では、導入時間t1が180秒である。   The second controller 170 determines whether the measured concentration value of the particles in the sample gas is equal to or less than the first set value d1 (step S402). When the measured concentration value of the particles in the sample gas is equal to or less than the first set value d1 (step S402: YES), the second control unit 170 sets the introduction time t1 (step S403). The set introduction time t1 is instructed to the flow path opening / closing part 62. The flow path opening / closing unit 62 opens the flow path for the instructed introduction time t1. In this example, the introduction time t1 is 180 seconds.

試料ガス中の濃度計測値が第1設定値d1より大きく(ステップS402:NO)、かつ第2設定値d2以下である場合には(ステップS404:YES)、第2制御部170は、導入時間t2を設定する(ステップS405)。設定された導入時間t2が流路開閉部62に指示される。本例では、導入時間t2が60秒である。   If the measured concentration value in the sample gas is larger than the first set value d1 (step S402: NO) and less than or equal to the second set value d2 (step S404: YES), the second controller 170 determines the introduction time. t2 is set (step S405). The set introduction time t2 is instructed to the flow path opening / closing part 62. In this example, the introduction time t2 is 60 seconds.

試料ガス中の濃度計測値が第2設定値d2より大きく(ステップS404:NO)、かつ第3設定値d3以下である場合には(ステップS406:YES)、第2制御部170は、導入時間t3を設定する(ステップS407)。設定された導入時間t3が流路開閉部62に指示される。本例では、導入時間t3が15秒である。   When the measured concentration value in the sample gas is larger than the second set value d2 (step S404: NO) and not more than the third set value d3 (step S406: YES), the second controller 170 determines the introduction time. t3 is set (step S407). The set introduction time t3 is instructed to the flow path opening / closing part 62. In this example, the introduction time t3 is 15 seconds.

第2制御部170は、試料ガス中の粒子の濃度計測値が第3設定値d3より高い場合には(ステップS406:NO)、試料ガスを粒子分析部300に供給せず、希釈ガスのみを粒子分析部300に供給するように制御してよい(ステップS408)。ステップS408およびステップS409の処理により、計測限界を超える濃度のガスによって装置内部が汚染されることを可能な限り抑制することができる。また、導入時間が一定の時間以下になると、試料ガスが粒子分析部300に導入されないまま途中でロスすることがあり、誤差が大きくなる。したがって、導入時間をあまりに短くすることは望ましくない。   When the measured concentration value of the particles in the sample gas is higher than the third set value d3 (step S406: NO), the second control unit 170 does not supply the sample gas to the particle analysis unit 300, but only the dilution gas. You may control to supply to the particle | grain analysis part 300 (step S408). By the processing in step S408 and step S409, the inside of the apparatus can be suppressed as much as possible from the gas having a concentration exceeding the measurement limit. Further, when the introduction time is equal to or less than a certain time, the sample gas may be lost in the middle without being introduced into the particle analysis unit 300, resulting in a large error. Therefore, it is not desirable to make the introduction time too short.

一方、計測限界濃度を超えない範囲では、試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、短く設定された導入時間(ステップS403、ステップS405、ステップS407)を適用することによって、抑制部60が、分析部300における粒子の捕集量を抑制する。捕集量が抑制された条件下で、分析部300は、試料ガス中の粒子の量を計測する。第2制御部170は、分析部300による粒子の質量の計測値をSを導入量A・tで除した値S/(A・t)を粒子の濃度計測値(μg/m)として算出する(ステップS410)。 On the other hand, in a range not exceeding the measurement limit concentration, the suppression unit 60 performs analysis by applying a shorter introduction time (step S403, step S405, step S407) as the concentration of particles in the sample gas increases. The amount of collected particles in the portion 300 is suppressed. Under the condition in which the collected amount is suppressed, the analysis unit 300 measures the amount of particles in the sample gas. The second control unit 170 calculates a value S / (A · t) obtained by dividing the measured value of the mass of the particle by the analysis unit 300 by the introduction amount A · t as a measured value of the particle concentration (μg / m 3 ). (Step S410).

以下、処理は、ステップS402以下に戻る。ステップS410で算出された濃度計測値を、各設定値d1、d2、d3と比較し、上述したような処理を繰り返してよい。すなわち、抑制部60は、前回の分析部300での試料ガス中の濃度の計測結果(ステップS410)に基づいて、今回の導入時間を変更してよい。ステップS401およびステップS410は、試料ガス中の粒子を捕集して、捕集された粒子を脱離させて脱離成分を生じさせ、脱離成分を分析して粒子の量を計測する分析段階の一例を示す。ステップS402からステップS407の処理は、試料ガス中の粒子の濃度に応じて、分析段階における粒子の捕集量を抑制する抑制段階の一例を示す。   Hereinafter, the process returns to step S402 and subsequent steps. The density measurement value calculated in step S410 may be compared with the set values d1, d2, and d3, and the processing described above may be repeated. That is, the suppression unit 60 may change the current introduction time based on the measurement result of the concentration in the sample gas in the previous analysis unit 300 (step S410). Steps S401 and S410 are analysis stages in which particles in the sample gas are collected, the collected particles are desorbed to generate desorbed components, and the desorbed components are analyzed to measure the amount of particles. An example is shown. The processing from step S402 to step S407 shows an example of a suppression stage that suppresses the amount of collected particles in the analysis stage according to the concentration of the particles in the sample gas.

以上の処理によれば、抑制部60は、粒子の濃度、すなわち粒子による汚染度に応じて、分析部300における粒子の捕集量を抑制する。その結果、粒子分析装置120によるゼロ点検出時に、安定的にゼロ点を表示できる。また、残渣ガスの影響を軽減して、計測精度を高めることができる。   According to the above processing, the suppression unit 60 suppresses the amount of particles collected in the analysis unit 300 according to the concentration of particles, that is, the degree of contamination by particles. As a result, when the particle analyzer 120 detects the zero point, the zero point can be stably displayed. Further, the measurement accuracy can be improved by reducing the influence of the residual gas.

また、本実施形態の粒子分析装置120によれば、自装置内の分析部300による計測結果を利用して、捕集量を抑制することができる。したがって、外部機器による濃度の別途の計測をしなくてもよい。但し、抑制部60は、粒子分析装置120以外の他の装置によって計測された粒子の濃度に応じて、試料ガスの導入時間を変更してもよい。抑制部60は、図3に示される粒子計測部200によって計測された粒子の濃度に応じて、導入時間を変更してもよい。この場合、粒子計測部200が粒子分析装置120の構成要素としても機能する。粒子計測部200は、試料ガス中の粒子によって散乱されたレーザ光、すなわち散乱光220に基づいて、試料ガス中の粒子の濃度を計測する。   Moreover, according to the particle analyzer 120 of the present embodiment, the amount collected can be suppressed by using the measurement result obtained by the analyzer 300 in the device itself. Therefore, it is not necessary to separately measure the concentration using an external device. However, the suppression unit 60 may change the introduction time of the sample gas according to the concentration of particles measured by a device other than the particle analyzer 120. The suppressing unit 60 may change the introduction time according to the concentration of particles measured by the particle measuring unit 200 shown in FIG. In this case, the particle measuring unit 200 also functions as a component of the particle analyzer 120. The particle measuring unit 200 measures the concentration of the particles in the sample gas based on the laser light scattered by the particles in the sample gas, that is, the scattered light 220.

抑制部60は、試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、導入時間を短くする。したがって、残渣の発生が抑制できる。この結果、試料ガス中の粒子の濃度が高くなっても、計測精度を維持できる。   The suppression unit 60 shortens the introduction time as the concentration of the particles in the sample gas increases. Therefore, generation | occurrence | production of a residue can be suppressed. As a result, the measurement accuracy can be maintained even when the concentration of particles in the sample gas increases.

図13は、第2実施形態の粒子分析装置120における捕集量抑制処理を示すフローチャートである。本例の粒子分析装置120は、分析部300による計測結果の平均を算出する算出部を有する。そして、算出部は、導入時間が短くなるほど、平均をとる回数を多くする。第2制御部170が算出部を兼ねている場合を例にとって説明する。具体的には、第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3に対応して、導入時間t1、導入時間t2、および導入時間t3(t1>t2>t3)が設定されており、平均をとる計測回数として計測回数n1、計測回数n2、および計測回数n3(n1<n2<n3)が設定されている。試料ガスの粒子の濃度が高くなるにつれて、導入時間が短く設定される。導入時間が短くなるほど、平均をとる計測回数を多くする。   FIG. 13 is a flowchart showing the collection amount suppression process in the particle analyzer 120 of the second embodiment. The particle analyzer 120 of this example includes a calculation unit that calculates an average of measurement results obtained by the analysis unit 300. And a calculation part increases the frequency | count of taking an average, so that introduction time becomes short. A case where the second control unit 170 also serves as a calculation unit will be described as an example. Specifically, the introduction time t1, the introduction time t2, and the introduction time t3 (t1> t2> t3) are set corresponding to the first set value d1, the second set value d2, and the third set value d3. The number of measurements n1, the number of measurements n2, and the number of measurements n3 (n1 <n2 <n3) are set as the average number of measurements. The introduction time is set shorter as the concentration of the sample gas particles increases. The shorter the introduction time, the greater the number of measurements taken.

図13において、ステップS501からステップS503、ステップS505、ステップS506、ステップS508、ステップS509、ステップS511、およびステップS512の処理は、図12におけるステップS401からステップS409の処理と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略し、第1実施形態と同様の部材については、同じ符号を用いて説明する。   In FIG. 13, the processing from step S501 to step S503, step S505, step S506, step S508, step S509, step S511, and step S512 is the same as the processing from step S401 to step S409 in FIG. Therefore, repeated description is omitted, and members similar to those in the first embodiment are described using the same reference numerals.

第2制御部170は、試料ガス中の粒子の濃度計測値が第1設定値d1以下であるかを判断する(ステップS502)。試料ガス中の粒子の濃度計測値が第1設定値d1以下である場合には(ステップS502:YES)、第2制御部170は、導入時間t1を設定し(ステップS503)、平均をとる回数である計測回数をn1に設定する(ステップS504)。また、試料ガス中の粒子の濃度計測値が第1設定値d1より大きく(ステップS502:NO)、かつ第2設定値d2以下である場合には(ステップS505:YES)、第2制御部170は、導入時間t2を設定し(ステップS506)、かつ平均をとる回数である計測回数をn2に設定する(ステップS507)。   The second controller 170 determines whether the measured concentration value of the particles in the sample gas is equal to or less than the first set value d1 (step S502). When the measured concentration value of the particles in the sample gas is equal to or less than the first set value d1 (step S502: YES), the second control unit 170 sets the introduction time t1 (step S503), and the number of times to take the average Is set to n1 (step S504). In addition, when the measured concentration value of the particles in the sample gas is larger than the first set value d1 (step S502: NO) and not more than the second set value d2 (step S505: YES), the second control unit 170. Sets the introduction time t2 (step S506), and sets the number of measurements, which is the average number of times, to n2 (step S507).

同様に、試料ガス中の粒子の濃度計測値が第2設定値d2より大きく(ステップS505:NO)、かつ第3設定値d3以下である場合には(ステップS508:YES)、第2制御部170は、導入時間t3を設定し(ステップS509)、かつ平均をとる回数である計測回数をn3に設定する(ステップS510)。   Similarly, when the measured concentration value of the particles in the sample gas is larger than the second set value d2 (step S505: NO) and not more than the third set value d3 (step S508: YES), the second control unit 170 sets the introduction time t3 (step S509), and sets the number of measurements, which is the number of times of averaging, to n3 (step S510).

設定された導入時間において、分析部300は、試料ガス中の粒子の量を計測する。第2制御部170は、分析部300による粒子の質量の計測値Sを導入量A・tで除した値S/(A・t)を粒子の濃度計測値(μg/m)として算出する。そして、設定された計測回数分の濃度計測値を算出する(ステップS513)。次いで、第2制御部170は、計数回数分の濃度計測値の平均値を算出する(ステップS514)。平均値が、最終的な濃度計測値として用いられる。 In the set introduction time, the analysis unit 300 measures the amount of particles in the sample gas. The second control unit 170 calculates a value S / (A · t) obtained by dividing the measurement value S of the mass of the particles by the analysis unit 300 by the introduction amount A · t as a measurement value of the particle concentration (μg / m 3 ). . Then, concentration measurement values for the set number of measurements are calculated (step S513). Next, the second control unit 170 calculates an average value of the concentration measurement values for the number of counts (step S514). The average value is used as the final concentration measurement value.

本実施形態の粒子分析装置120によれば、分析部300による計測結果の平均を算出する算出部を備える。算出部は、導入時間t1、t2、t3が短くなるほど、平均をとる計測回数を多くする。したがって、捕集時間が短くなることに伴う誤差を軽減することができる。   According to the particle analyzer 120 of the present embodiment, the calculation unit that calculates the average of the measurement results obtained by the analysis unit 300 is provided. The calculation unit increases the number of measurements to be averaged as the introduction times t1, t2, and t3 are shortened. Therefore, errors associated with shortening the collection time can be reduced.

図14は、第3実施形態における粒子分析装置120を示す図である。本例の粒子分析装置120の抑制部60は、流路開閉部62および第2制御部170のみならず、希釈部70を有する。したがって、本例では、抑制部60は、試料ガス中の粒子の濃度に応じた希釈率となるように希釈ガスで試料ガスを希釈して分析部300に供給する。これらのことを除いて、本例の粒子分析装置120は、第1実施形態の粒子分析装置120と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略し、同様の部材には、同じ符号を用いて説明する。   FIG. 14 is a diagram showing a particle analyzer 120 in the third embodiment. The suppression unit 60 of the particle analyzer 120 of the present example includes not only the channel opening / closing unit 62 and the second control unit 170 but also the dilution unit 70. Therefore, in this example, the suppression unit 60 dilutes the sample gas with the dilution gas so as to obtain a dilution rate corresponding to the concentration of the particles in the sample gas, and supplies the sample gas to the analysis unit 300. Except for these, the particle analyzer 120 of this example is the same as the particle analyzer 120 of the first embodiment. Therefore, repeated description will be omitted, and the same members will be described using the same reference numerals.

本例の抑制部60は、希釈部70を有する。希釈部70は、希釈ガス流量調整部72、浄化部74、および希釈ガス源76を有してよい。本例の粒子分析装置120は、試料ガス流路L21、希釈ガス流路L22、および供給流路L23を有する。試料ガス流路L21は、希釈されていない試料ガスが流れる流路である。希釈ガス流路L22は、一端が希釈ガス源76に接続され、他端が試料ガス流路L21との合流点78に接続される。供給流路L23は、一端が合流点78に接続され、他端が流路開閉部62を介して分析部300に接続されてよい。希釈部70によって希釈された試料ガスが流路開閉部62を介して分析部300に導入される。   The suppression unit 60 of this example includes a dilution unit 70. The dilution unit 70 may include a dilution gas flow rate adjustment unit 72, a purification unit 74, and a dilution gas source 76. The particle analyzer 120 of this example has a sample gas flow path L21, a dilution gas flow path L22, and a supply flow path L23. The sample gas channel L21 is a channel through which undiluted sample gas flows. The dilution gas flow path L22 has one end connected to the dilution gas source 76 and the other end connected to the junction 78 with the sample gas flow path L21. One end of the supply flow path L <b> 23 may be connected to the junction 78, and the other end may be connected to the analysis unit 300 via the flow path opening / closing unit 62. The sample gas diluted by the dilution unit 70 is introduced into the analysis unit 300 through the flow path opening / closing unit 62.

希釈ガスは、例えば、粒子を予め定められた量以上に含まない清浄な希釈空気である。希釈ガス源76は、例えば圧縮空気源である。圧縮空気源は、コンプレッサであってよい。合流点78において、試料ガス源10からの試料ガスと希釈ガス源76からの希釈ガスとが混合される。したがって、合流点78の下流においては希釈ガスによって希釈された試料ガスが流れる。希釈ガスによって希釈された試料ガスは流路開閉部62を介して粒子計測部200に導入される。   The dilution gas is, for example, clean dilution air that does not contain particles in a predetermined amount or more. The dilution gas source 76 is a compressed air source, for example. The compressed air source may be a compressor. At the junction 78, the sample gas from the sample gas source 10 and the dilution gas from the dilution gas source 76 are mixed. Accordingly, the sample gas diluted with the dilution gas flows downstream of the junction point 78. The sample gas diluted with the dilution gas is introduced into the particle measuring unit 200 through the channel opening / closing unit 62.

希釈部70は、希釈ガス流路L22に設けられる。希釈ガス流量調整部72は、希釈ガス源76から供給される希釈ガスの流量A2を計測し、流量A2を調整する。希釈ガス流量調整部72は、具体的には、マスフローコントローラ、またはニードル弁付き流量計であってよい。希釈ガス流量調整部72は、流量設定値が入力されてよい。希釈ガス流量調整部72は、希釈ガスの流量A2を実測してよい。浄化部74は、希釈ガス内の粒子を除去して希釈ガスを浄化するためのフィルタを有する。   The dilution part 70 is provided in the dilution gas flow path L22. The dilution gas flow rate adjustment unit 72 measures the flow rate A2 of the dilution gas supplied from the dilution gas source 76 and adjusts the flow rate A2. The dilution gas flow rate adjustment unit 72 may specifically be a mass flow controller or a flow meter with a needle valve. The dilution gas flow rate adjustment unit 72 may receive a flow rate setting value. The dilution gas flow rate adjustment unit 72 may actually measure the flow rate A2 of the dilution gas. The purification unit 74 has a filter for removing the particles in the dilution gas and purifying the dilution gas.

本例では、第2制御部170が、粒子分析部300における計測結果に応じて試料ガスの希釈率を変更してよい。例えば第2制御部170は、試料ガス中の粒子濃度がより高い場合に、試料ガスの流量に対する希釈ガスの流量を相対的に大きくさせて、希釈率をより高くする。第2制御部170からの指示を受けて希釈ガス流量調整部72は、流量A2を変更する。これにより、抑制部60は、第2制御部170が設定した希釈率となるように、希釈ガスで試料ガスを希釈して分析部300に供給する。但し、本例と異なり、抑制部60は、流量A1、流量A2、および流量A3のうちの1つ以上を変更することによって希釈してもよい。   In this example, the second control unit 170 may change the dilution rate of the sample gas according to the measurement result in the particle analysis unit 300. For example, when the concentration of particles in the sample gas is higher, the second control unit 170 increases the dilution rate by increasing the flow rate of the dilution gas relative to the flow rate of the sample gas. In response to the instruction from the second control unit 170, the dilution gas flow rate adjustment unit 72 changes the flow rate A2. Thereby, the suppression unit 60 dilutes the sample gas with the dilution gas so as to obtain the dilution rate set by the second control unit 170 and supplies the sample gas to the analysis unit 300. However, unlike this example, the suppression unit 60 may be diluted by changing one or more of the flow rate A1, the flow rate A2, and the flow rate A3.

第2制御部170は、図14に破線で示したように、圧力計測部52、流路開閉部62、分析部300、および希釈ガス流量調整部72の各部と通信可能に接続されてよい。第2制御部170は、図1で示された粒子計測装置110と通信可能に接続されていてよい。第2制御部170は、圧力計測部52からの圧力の実測値を読み込み、圧力の実測値から圧力計測部52での流量を算出してもよい。第2制御部170は、希釈ガス流量調整部72から流量の実測値を読み込んでよい。   As indicated by a broken line in FIG. 14, the second control unit 170 may be communicably connected to each of the pressure measurement unit 52, the channel opening / closing unit 62, the analysis unit 300, and the dilution gas flow rate adjustment unit 72. The second control unit 170 may be communicably connected to the particle measuring device 110 shown in FIG. The second control unit 170 may read an actual measurement value of pressure from the pressure measurement unit 52 and calculate a flow rate at the pressure measurement unit 52 from the actual measurement value of pressure. The second control unit 170 may read the actual measurement value of the flow rate from the dilution gas flow rate adjustment unit 72.

本例では、流路開閉部62は、導入時間が一定となるようにしてよい。但し、処理はこの場合に限られず、抑制部60は、試料ガス中の粒子の濃度に応じて希釈率および導入時間の双方を変更してもよい。具体的には、抑制部60は、試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、希釈率を高くするとともに、導入時間を短くしてよい。   In this example, the flow path opening / closing unit 62 may have a constant introduction time. However, the processing is not limited to this case, and the suppression unit 60 may change both the dilution rate and the introduction time in accordance with the concentration of particles in the sample gas. Specifically, the suppression unit 60 may increase the dilution rate and shorten the introduction time as the concentration of the particles in the sample gas increases.

図15は、第3実施形態の粒子分析装置120における捕集量抑制処理を示すフローチャートである。図15に示される処理では、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度を、予め定められた複数の閾値と比較する。本例では、複数の閾値として、第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3(第1設定値d1<第2設定値d2<第3設定値d3)の3つの値を設定する。しかし、複数の閾値の個数は、3つの場合に限られない。   FIG. 15 is a flowchart showing the collection amount suppression process in the particle analyzer 120 of the third embodiment. In the process shown in FIG. 15, the concentration of particles in the undiluted sample gas is compared with a plurality of predetermined threshold values. In this example, three values of a first set value d1, a second set value d2, and a third set value d3 (first set value d1 <second set value d2 <third set value d3) are used as a plurality of threshold values. Set. However, the number of threshold values is not limited to three.

第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3に対応して、希釈率Eとして、第1値E1、第2値E2、および第3値E3(第1値<第2値<第3値)が設定されてよい。試料ガスの粒子の濃度が高くなるについて、希釈率Eが高くなる。なお、本明細書では希釈率Eは、試料ガス流量A1/(試料ガス流量A1+希釈ガス流量A2)であるので、希釈率Eが高くなることは、希釈ガスの占める割合が高くなることを意味する。   Corresponding to the first set value d1, the second set value d2, and the third set value d3, as the dilution rate E, the first value E1, the second value E2, and the third value E3 (first value <second Value <third value) may be set. As the concentration of the sample gas particles increases, the dilution rate E increases. In the present specification, since the dilution rate E is the sample gas flow rate A1 / (sample gas flow rate A1 + dilution gas flow rate A2), a higher dilution rate E means a higher proportion of the dilution gas. To do.

本例では、希釈されていない試料ガス中における粒子の濃度の閾値である第1設定値d1、第2設定値d2、および第3設定値d3として、100μg/m、500μg/m、および1000μg/mが予め定められている。本例では、希釈率Eの第1値E1が1(希釈ガス:試料ガス=0:100)であり、第2値E2が10(希釈ガス:試料ガス=10:90)であり、第3値E3が約33(希釈ガス:試料ガス=3:97)である。但し、各値は、これらの値に限られるものではない。 In this example, the first set value d1, the second set value d2, and the third set value d3, which are threshold values of the concentration of particles in the undiluted sample gas, are 100 μg / m 3 , 500 μg / m 3 , and 1000 μg / m 3 is predetermined. In this example, the first value E1 of the dilution rate E is 1 (dilution gas: sample gas = 0: 100), the second value E2 is 10 (dilution gas: sample gas = 10: 90), and the third The value E3 is about 33 (dilution gas: sample gas = 3: 97). However, each value is not limited to these values.

第2制御部170は、希釈前の試料ガス中における粒子の濃度計測値を取得する(ステップS601)。測定開始の時点では、試料ガスの濃度の範囲が不明である。したがって、第2制御部170は、希釈部70に対して、希釈しないように指示してよい。この場合は、試料ガスが希釈されずに粒子分析部300に導入される。粒子分析部300は、希釈されていない試料ガスについて粒子の濃度計測値を計測する。粒子分析部300によって計測された濃度計測値が取得される。試料ガスが希釈されていない場合は、濃度(パーティクル値)は、濃度計測値であるパーティクル検出値(生データ)自体であってよい。   The second control unit 170 acquires a particle concentration measurement value in the sample gas before dilution (step S601). At the start of measurement, the concentration range of the sample gas is unknown. Therefore, the second control unit 170 may instruct the dilution unit 70 not to dilute. In this case, the sample gas is introduced into the particle analysis unit 300 without being diluted. The particle analysis unit 300 measures a particle concentration measurement value for a sample gas that is not diluted. A concentration measurement value measured by the particle analysis unit 300 is acquired. When the sample gas is not diluted, the concentration (particle value) may be the particle detection value (raw data) itself that is a concentration measurement value.

第2制御部170は、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第1設定値d1以下であるかを判断する(ステップS602)。希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第1設定値d1以下である場合には(ステップS602:YES)、第2制御部170は、希釈率を第1値E1に設定する(ステップS603)。本例では、第1値E1が1(希釈ガス:試料ガス=0:100)である。   The second controller 170 determines whether the concentration of particles in the undiluted sample gas is equal to or lower than the first set value d1 (step S602). When the concentration of the particles in the undiluted sample gas is equal to or lower than the first set value d1 (step S602: YES), the second control unit 170 sets the dilution rate to the first value E1 (step S603). ). In this example, the first value E1 is 1 (dilution gas: sample gas = 0: 100).

さらに、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第1設定値d1より大きく(ステップS602:NO)、かつ第2設定値d2以下である場合には(ステップS604:YES)、第2制御部170は、希釈率を第2値E2に設定する(ステップS605)。さらに、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第2設定値d2より大きく、かつ第3設定値d3以下である場合には(ステップS606:YES)、第2制御部170は、希釈率を第3値d3に設定する(ステップS607)。   Furthermore, when the concentration of the particles in the undiluted sample gas is larger than the first set value d1 (step S602: NO) and not more than the second set value d2 (step S604: YES), the second control is performed. The unit 170 sets the dilution rate to the second value E2 (step S605). Furthermore, when the concentration of the particles in the undiluted sample gas is greater than the second set value d2 and less than or equal to the third set value d3 (step S606: YES), the second controller 170 determines the dilution rate. Is set to the third value d3 (step S607).

一方、第2制御部170は、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度が第3設定値d3より高い場合には(ステップS606:NO)、試料ガスを分析部300に供給せず、希釈ガスのみを分析部300に供給するように制御してよい(ステップS608)。さらに、計測限界濃度を超えたことに伴うエラーを発報して、処理を終了してもよい(ステップS609)。ステップS608およびステップS609の処理により、計測限界を超える濃度のガスによって装置内部が汚染されることを可能な限り抑制することができる。   On the other hand, when the concentration of the particles in the undiluted sample gas is higher than the third set value d3 (step S606: NO), the second control unit 170 does not supply the sample gas to the analysis unit 300 and performs dilution. Control may be performed so that only the gas is supplied to the analysis unit 300 (step S608). Furthermore, an error associated with exceeding the measurement limit concentration may be issued, and the process may be terminated (step S609). By the processing of step S608 and step S609, it is possible to suppress as much as possible that the inside of the apparatus is contaminated by the gas having a concentration exceeding the measurement limit.

一方、計測限界濃度を超えない範囲では、試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、高く設定された希釈率(ステップS603、ステップS605、ステップS607)になるように、希釈部70は、試料ガスを希釈して、分析部300に供給する。分析部300は、希釈された試料ガス中の粒子の濃度を計測する。第2制御部170は、分析部300から濃度計測値を取得する(ステップS610)。   On the other hand, in the range not exceeding the measurement limit concentration, the dilution unit 70 is configured so that the higher the concentration of particles in the sample gas, the higher the dilution rate (step S603, step S605, step S607). Is diluted and supplied to the analysis unit 300. The analysis unit 300 measures the concentration of particles in the diluted sample gas. The second control unit 170 acquires the concentration measurement value from the analysis unit 300 (step S610).

第2制御部170は、希釈部70における希釈率と、分析部300によって計測された粒子の濃度計測値とから、希釈されていない試料ガス中の粒子の濃度を算出する(ステップS611)。具体的には、ステップS610で取得した濃度計測値(パーティクル検出値)に希釈率E(補正値)を乗じて、希釈されていない元々の試料ガス中の粒子の濃度(パーティクル値)を算出してよい。以下、処理は、ステップS602以下に戻る。ステップS611で算出された希釈前の濃度を、各設定値d1、d2、d3と比較し、上述したような処理を繰り返してよい。   The second control unit 170 calculates the concentration of particles in the undiluted sample gas from the dilution rate in the dilution unit 70 and the particle concentration measurement value measured by the analysis unit 300 (step S611). Specifically, the concentration measurement value (particle detection value) acquired in step S610 is multiplied by the dilution rate E (correction value) to calculate the concentration (particle value) of particles in the original sample gas that has not been diluted. It's okay. Hereinafter, the process returns to step S602 and the subsequent steps. The concentration before dilution calculated in step S611 may be compared with the set values d1, d2, and d3, and the above-described processing may be repeated.

以上の処理によっても、抑制部60は、粒子の濃度、すなわち粒子による汚染度に応じて、分析部300における粒子の捕集量を抑制することができる。したがって、第1実施形態の場合と同様の効果を達成できる。また、導入時間をあまりに短くする必要がないので、計測精度を維持しやすい。試料ガス中の粒子の濃度に応じて、導入時間と希釈率の双方を変更することもできる。   Also by the above processing, the suppressing unit 60 can suppress the amount of collected particles in the analyzing unit 300 according to the concentration of particles, that is, the degree of contamination by particles. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be achieved. In addition, since it is not necessary to make the introduction time too short, it is easy to maintain measurement accuracy. Both the introduction time and the dilution rate can be changed according to the concentration of the particles in the sample gas.

図16は、第4実施形態における粒子分析装置120を示す図である。本例の粒子分析装置120は、分級部82、凝集促進部84、微小粒子用流量調整部86、および流路切換部88を有することを除いて、図10に示された第1実施形態の粒子分析装置120と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略し、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。   FIG. 16 is a diagram showing a particle analyzer 120 in the fourth embodiment. The particle analyzer 120 of this example is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 10 except that it includes a classifying unit 82, an aggregation promoting unit 84, a fine particle flow rate adjusting unit 86, and a flow path switching unit 88. This is the same as the particle analyzer 120. Therefore, repeated description will be omitted, and the same members will be described using the same reference numerals.

本例の粒子分析装置120は、本来であれば分析部300において捕集しづらい微小粒子をあえて凝集させて粒子径を大きくすることによって捕集しやすくし検出するものである。粒子の濃度が高くなると粒子の凝集が促進されることを利用してよい。分級部82は、予め定められた粒子径以上の粒子を除去した試料ガスを凝集促進部84に供給する粒子分級部である。分級部82は、例えばバーチャルインパクタ、またはフィルタなど種々の構成を有する。   The particle analyzer 120 of this example is intended to facilitate collection and detect by intentionally agglomerating fine particles that are difficult to collect in the analysis unit 300 to increase the particle size. It may be used that the aggregation of particles is promoted when the concentration of particles is increased. The classifying unit 82 is a particle classifying unit that supplies a sample gas from which particles having a predetermined particle diameter or more are removed to the aggregation promoting unit 84. The classifying unit 82 has various configurations such as a virtual impactor or a filter.

凝集促進部84は、試料ガス中の粒子同士が凝集することを促す。本例では、凝集促進部84は、分級部82を通過した試料ガス中の粒子同士が凝集することを促す。凝集促進部84は、例えば、ラビリンス構造、加熱部、および加湿部を有しる。ラビリンス構造は、比較的狭くて曲がりくねった流路を有する。ラビリンス構造における流路は、流路L21よりも狭くてよい。ラビリング構造を試料ガスが流れることによって、試料ガス中の粒子同士が凝集しやすくなる。加熱部を有する場合は、粒子同士の接触する確率が高くなり、凝集しやすくなる。加湿部を有する場合は、水蒸気を媒介として粒子同士が凝集しやすくなる。   The aggregation promoting unit 84 promotes aggregation of particles in the sample gas. In this example, the aggregation promoting unit 84 urges the particles in the sample gas that have passed through the classification unit 82 to aggregate. The aggregation promoting unit 84 has, for example, a labyrinth structure, a heating unit, and a humidifying unit. The labyrinth structure has a relatively narrow and winding channel. The flow path in the labyrinth structure may be narrower than the flow path L21. When the sample gas flows through the labyrinth structure, particles in the sample gas are easily aggregated. When it has a heating part, the probability that particles will contact will become high and it will become easy to aggregate. When it has a humidification part, it becomes easy to aggregate particles using water vapor as a medium.

微小粒子用流量調整部86は、凝集促進部84によって粒子同士の凝集が促進された試料ガスの流量を調整する。微小粒子用流量調整部86は、分析部用流量調整部51と同様の構成を有してよい。凝集促進部84によって粒子同士の凝集が促進された試料ガスは、微小粒子用流量調整部86によって流量が制御されて、分析部300に導入される。流路切換部88は、凝集促進部84を経る流路と、凝集促進部84を経ない流路とを切り換える。流路切換部88は、第2制御部170によって制御されてよい。   The fine particle flow rate adjusting unit 86 adjusts the flow rate of the sample gas in which aggregation of particles is promoted by the aggregation promoting unit 84. The fine particle flow rate adjustment unit 86 may have the same configuration as the analysis unit flow rate adjustment unit 51. The sample gas in which the aggregation of the particles is promoted by the aggregation promoting unit 84 is introduced into the analysis unit 300 with the flow rate controlled by the microparticle flow rate adjusting unit 86. The channel switching unit 88 switches between a channel that passes through the aggregation promoting unit 84 and a channel that does not pass through the aggregation promoting unit 84. The flow path switching unit 88 may be controlled by the second control unit 170.

第2制御部170は、分析部300において検出可能な粒子径に満たない微小粒子の濃度を検出したい場合、流路切換部88に対して、凝集促進部84を経る流路に切り換えるように指示する。分析部300において検出可能な粒子径に満たない微小粒子は、分級部82を通過する。分級部82を通過した微小粒子は、凝集促進部84によって凝集が促進される。その結果、分析部300で計測可能な粒子径まで大きくなり、粒子計測部に供給される。   The second control unit 170 instructs the flow channel switching unit 88 to switch to the flow channel that passes through the aggregation promoting unit 84 when it is desired to detect the concentration of fine particles that are less than the particle diameter that can be detected by the analysis unit 300. To do. Fine particles that are less than the particle diameter detectable by the analysis unit 300 pass through the classification unit 82. Aggregation of the fine particles that have passed through the classification part 82 is promoted by the aggregation promoting part 84. As a result, the particle size that can be measured by the analysis unit 300 is increased and supplied to the particle measurement unit.

流路切換部88は、凝集促進部84を経ない供給流路に切り換えることができる。この場合は、第1から第3実施形態と同様に粒子の濃度を計測することができる。   The channel switching unit 88 can switch to a supply channel that does not pass through the aggregation promoting unit 84. In this case, the concentration of particles can be measured as in the first to third embodiments.

図17は、第5実施形態における粒子分析装置120を示す図である。本例の粒子分析装置120は、分級部82、凝集促進部84、微小粒子用流量調整部86、および流路切換部88を有することを除いて、図14に示された第3実施形態における粒子分析装置120と同様である。また、分級部82、凝集促進部84、微小粒子用流量調整部86、および流路切換部88は、図16に示された第4実施形態における粒子分析装置120と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略し、同様の部材については同じ符号を用いて説明する。   FIG. 17 is a diagram showing a particle analyzer 120 in the fifth embodiment. The particle analyzer 120 of the present example is the same as that of the third embodiment shown in FIG. 14 except that it includes a classification unit 82, an aggregation promoting unit 84, a fine particle flow rate adjusting unit 86, and a flow path switching unit 88. This is the same as the particle analyzer 120. Further, the classification unit 82, the aggregation promoting unit 84, the fine particle flow rate adjusting unit 86, and the flow path switching unit 88 are the same as those of the particle analyzer 120 in the fourth embodiment shown in FIG. Therefore, repeated description will be omitted, and the same members will be described using the same reference numerals.

本例では、凝集促進部84を経て導入される試料ガスは希釈しなくてよい。これにより、凝集が促進される。但し、この場合に限られず、凝集促進部84を経る流路を流れる試料ガスについても希釈してもよい。しかし、この場合は、凝集促進部84を経ない流路を流れる試料ガスより希釈率を低くしてよい。本例の粒子分析装置120によっても、捕集しづらく計測しづらい微小な粒子径の粒子をあえて凝集させて粒子径の大きい粒子とすることにより、捕集しやすくすることができる。   In this example, the sample gas introduced through the aggregation promoting unit 84 does not have to be diluted. Thereby, aggregation is promoted. However, the present invention is not limited to this case, and the sample gas flowing in the flow path passing through the aggregation promoting portion 84 may be diluted. However, in this case, the dilution rate may be lower than that of the sample gas flowing through the flow path that does not pass through the aggregation promoting portion 84. Also by the particle analyzer 120 of this example, it is possible to facilitate collection by deliberately agglomerating particles having a small particle size that are difficult to collect and difficult to measure, and forming particles having a large particle size.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the description, and the drawings is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 試料ガス源、12 分岐点、20 第1調整部、22 希釈ガス流量調整部、24 浄化部、26 希釈ガス源、28 合流点、30 粒子計測部用流量調整部、32 第1吸引部、42 分級部、44 凝集促進部、46 微小粒子用流量調整部、48 流路切換部、51 分析部用流量調整部、52 圧力計測部、54 第2吸引部、60 抑制部、62 流路開閉部、70 希釈部、72 希釈ガス流量調整部、74 浄化部、76 希釈ガス源、78 合流点、82 分級部、84 凝集促進部、86 微小粒子用流量調整部、88 流路切換部、100 粒子分析システム、110 粒子計測装置、120 粒子分析装置、150 希釈部、160 第1制御部、170 第2制御部、200 粒子計測部、202 遮光容器、204 射出ノズル、206 射出口、208 回収ノズル、210 回収口、212 粒子計測領域、213 レーザ照射部、214 コリメートレンズ、215 反射ミラー、216 レーザ光、218 受光部、220 散乱光、300 分析部、302 減圧容器、303 減圧容器、304 減圧容器、305 減圧容器、310 粒子線生成部、312 オリフィス、314 粒子線射出口、316 粒子線、320 捕集体、322 捕集面、330 エネルギー線照射部、331 エネルギー線、332 照射口、334 透光窓、340 分析器、342 回収筒部、400 システム制御部 10 sample gas source, 12 branch point, 20 first adjustment unit, 22 dilution gas flow rate adjustment unit, 24 purification unit, 26 dilution gas source, 28 confluence, 30 particle measurement unit flow rate adjustment unit, 32 first suction unit, 42 classification unit, 44 aggregation promoting unit, 46 fine particle flow rate adjusting unit, 48 channel switching unit, 51 analyzing unit flow rate adjusting unit, 52 pressure measuring unit, 54 second suction unit, 60 suppressing unit, 62 channel opening / closing 70, dilution unit, 72 dilution gas flow rate adjustment unit, 74 purification unit, 76 dilution gas source, 78 confluence, 82 classification unit, 84 aggregation promoting unit, 86 fine particle flow rate adjustment unit, 88 flow path switching unit, 100 Particle analysis system, 110 particle measurement device, 120 particle analysis device, 150 dilution unit, 160 first control unit, 170 second control unit, 200 particle measurement unit, 202 light shielding container, 204 injection nozzle, 06 injection port, 208 collection nozzle, 210 collection port, 212 particle measurement region, 213 laser irradiation unit, 214 collimating lens, 215 reflection mirror, 216 laser beam, 218 light receiving unit, 220 scattered light, 300 analysis unit, 302 decompression vessel, 303 vacuum container, 304 vacuum container, 305 vacuum container, 310 particle beam generation unit, 312 orifice, 314 particle beam injection port, 316 particle beam, 320 collector, 322 collection surface, 330 energy beam irradiation unit, 331 energy beam, 332 Irradiation port, 334 Translucent window, 340 Analyzer, 342 Collection cylinder, 400 System controller

Claims (13)

試料ガス中の粒子を捕集して、捕集された粒子を脱離させて脱離成分を生じさせ、前記脱離成分を分析して粒子の量を計測する分析部と、
前記試料ガス中の粒子の濃度に応じて、前記分析部における前記粒子の捕集量を抑制する抑制部と、を備える
粒子分析装置。
An analyzer that collects particles in the sample gas, desorbs the collected particles to generate a desorbed component, analyzes the desorbed component, and measures the amount of particles;
A particle analyzer comprising: a suppression unit that suppresses the amount of collected particles in the analysis unit according to the concentration of particles in the sample gas.
前記抑制部は、前記試料ガス中の粒子の濃度に応じた希釈率となるように希釈ガスで前記試料ガスを希釈して前記分析部に供給する、請求項1に記載の粒子分析装置。   2. The particle analyzer according to claim 1, wherein the suppression unit dilutes the sample gas with a dilution gas so as to obtain a dilution ratio corresponding to the concentration of particles in the sample gas and supplies the sample gas to the analysis unit. 前記抑制部は、前記分析部における計測結果に応じて、前記試料ガスの希釈率を変更する、
請求項2に記載の粒子分析装置。
The suppression unit changes the dilution rate of the sample gas according to the measurement result in the analysis unit,
The particle analyzer according to claim 2.
前記試料ガス中の粒子によって散乱されたレーザ光に基づいて、前記試料ガス中の粒子の濃度を計測する粒子計測部を更に備えており、
前記抑制部は、前記粒子計測部によって計測された粒子の濃度に応じて、前記試料ガスの希釈率を変更する、
請求項2に記載の粒子分析装置。
Based on the laser light scattered by the particles in the sample gas, further comprising a particle measuring unit for measuring the concentration of the particles in the sample gas,
The suppression unit changes the dilution rate of the sample gas according to the concentration of particles measured by the particle measurement unit,
The particle analyzer according to claim 2.
前記抑制部は、前記試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、前記希釈率を高くする、
請求項2から4の何れか1項に記載の粒子分析装置。
The suppression unit increases the dilution rate as the concentration of particles in the sample gas increases.
The particle analyzer according to any one of claims 2 to 4.
前記抑制部は、前記試料ガスを前記分析部に導入する導入時間を前記試料ガス中の粒子の濃度に応じて変更する、
請求項1に記載の粒子分析装置。
The suppression unit changes the introduction time for introducing the sample gas into the analysis unit according to the concentration of particles in the sample gas.
The particle analyzer according to claim 1.
前記抑制部は、前記分析部による計測結果に応じて、前記導入時間を変更する、
請求項6に記載の粒子分析装置。
The suppression unit changes the introduction time according to the measurement result by the analysis unit,
The particle analyzer according to claim 6.
前記試料ガス中の粒子によって散乱されたレーザ光に基づいて、前記試料ガス中の粒子の濃度を計測する粒子計測部を更に備えており、
前記抑制部は、前記粒子計測部によって計測された粒子の濃度に応じて、前記導入時間を変更する、
請求項6に記載の粒子分析装置。
Based on the laser light scattered by the particles in the sample gas, further comprising a particle measuring unit for measuring the concentration of the particles in the sample gas,
The suppression unit changes the introduction time according to the concentration of particles measured by the particle measurement unit,
The particle analyzer according to claim 6.
前記抑制部は、前記試料ガス中の粒子の濃度が高くなるほど、前記導入時間を短くする、
請求項6から8の何れか1項に記載の粒子分析装置。
The suppression unit shortens the introduction time as the concentration of particles in the sample gas increases.
The particle analyzer according to any one of claims 6 to 8.
前記分析部による計測結果の平均を算出する算出部を更に備えており、
前記算出部は、前記導入時間が短くなるほど、平均をとる回数を多くする、
請求項9に記載の粒子分析装置。
A calculation unit that calculates an average of measurement results obtained by the analysis unit;
The calculation unit increases the number of times of averaging as the introduction time becomes shorter.
The particle analyzer according to claim 9.
前記試料ガス中の粒子同士が凝集することを促す凝集促進部を更に備えており、
前記凝集促進部によって粒子同士の凝集が促進された試料ガスが、前記分析部に導入される
請求項1から10の何れか1項に記載の粒子分析装置。
It further comprises an aggregation promoting part that promotes aggregation of particles in the sample gas,
The particle analyzer according to any one of claims 1 to 10, wherein a sample gas in which aggregation of particles is promoted by the aggregation promoting unit is introduced into the analyzing unit.
予め定められた粒子径以上の粒子を除去する粒子分級部を備えており、
前記凝集促進部は、前記粒子分級部を通過した前記試料ガス中の粒子同士が凝集することを促す、
請求項11に記載の粒子分析装置。
It has a particle classification part that removes particles of a predetermined particle size or more,
The aggregation promoting part promotes aggregation of particles in the sample gas that have passed through the particle classification part,
The particle analyzer according to claim 11.
試料ガス中の粒子を捕集して、捕集された粒子を脱離させて脱離成分を生じさせ、前記脱離成分を分析して粒子の量を計測する分析段階と、
前記試料ガス中の粒子の濃度に応じて、前記分析段階における前記粒子の捕集量を抑制する抑制段階と、を備える
粒子分析方法。
An analysis step of collecting particles in the sample gas, desorbing the collected particles to generate a desorbed component, and analyzing the desorbed component to measure the amount of particles;
A particle analysis method comprising: a suppression step of suppressing the amount of collected particles in the analysis step according to the concentration of particles in the sample gas.
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