JP6858851B2 - サイクロン捕集器 - Google Patents

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Description

本発明は、液膜を用いて粒子を捕集するサイクロン捕集器に関する。
従来より、円筒状空間を形成する容器を備え、容器内面に液膜が形成されたサイクロン捕集器が知られている。このサイクロン捕集器では、吸気気体中の粒子を液膜に付着させて捕集している（特許文献１参照）。
しかしながら吸気孔が液膜近傍に開口していると、吸気気体によって液膜からミストが生成し、このミストが排気管から放出され捕集効率が低下するといった問題がある。他方、吸気孔からの吸気気体が液膜から離れた液膜が形成されていない部位に当たると、吸気気体中の粒子を水膜によって確実に捕集することができない。
特表２００２−５４３９７５号
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、吸気気体中の粒子を確実に捕集することができ、ミストが放出されることがないサイクロン捕集器を提供することを目的とする。
本発明は、上端部と、下端部と、前記上端部と下端部との間に延びる側壁とを有し、回転軸線をもつ回転体からなるとともに、内部に空間を形成する容器と、前記容器に設けられ、一定の高さをもつ液膜を前記側壁内面に形成する液膜形成部と、前記容器に設けられ、前記容器内に開口する開口部を有する吸気孔と、前記容器に設けられた排気管と,を備え、前記吸気孔は前記容器の回転軸線に直交する直交面に対して傾斜して前記空間内へ向かって延び、前記吸気孔の開口部全域は前記液膜以外の領域に開口するとともに前記吸気孔により吸気気体を前記液膜に噴出する、サイクロン捕集器である。
本発明は、前記吸気孔は前記容器の前記上端部に設けられている、サイクロン捕集器である。
本発明は、前記液膜形成部は前記容器の前記下端部から上方に延びるよう前記側壁内面に前記液膜を形成する、サイクロン捕集器である。
本発明は、前記容器に複数の吸気孔が設けられている、サイクロン捕集器である。
本発明は、前記吸気孔は前記容器の前記上端部に設けられ、その開口部は前記容器の前記空間に開口する、サイクロン捕集器である。
本発明は、前記吸気孔は前記容器の前記上端部に設けられるとともに、前記上端部の表面から突出する突出ノズルを有し、この突出ノズル先端に前記開口部が形成されている、サイクロン捕集器である。
本発明は、前記容器の前記下端部に液体供給部が設けられている、サイクロン捕集器である。
本発明は、前記容器の前記側壁に液体供給部が設けられている、サイクロン捕集器である。
本発明によれば、吸気気体中の粒子を確実に捕集することができ、かつミストの放出を未然に防ぐことができる。
図１Ａは、第１の実施の形態による捕集部のサイクロン本体を示す側面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’線からみた蓋部の底面図である。 図１Ｃは、サイクロン本体を示す図であって、図１ＢのＢ−Ｂ’線断面図である。 図２Ａは、第２の実施の形態による捕集部のサイクロン本体を示す側面図である。 図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ’線からみた蓋部の底面図である。 図２Ｃは、サイクロン本体を示す図であって、図２ＢのＢ−Ｂ’線断面図である。 図３Ａは、第３の実施の形態による捕集部のサイクロン本体を示す側面図である。 図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ’線からみた蓋部の底面図である。 図３Ｃは、サイクロン本体を示す図であって、図３ＢのＢ−Ｂ’線断面図である。 図４Ａは、サイクロン本体を示す斜視図である。 図４Ｂは、図４Ａと異なる角度からみたサイクロン本体を示す斜視図である。 図５は、本発明によるサイクロン捕集器が組込まれた測定装置全体の構成を示す概略図である。 図６（ａ）は、検出対象粒子に蛍光物質が結合した状態を示す模式図である。図６（ｂ）は、検出対象粒子に抗体凝集粒子が結合した状態を示す模式図である。 図７は、測定装置における液滴形成部の構成の変形例を示す概略図である。 図８は、測定装置における液滴選別部の構成を示す斜視図である。 図９は、測定装置における測定部の構成を示す内部構成図である。 図１０は、第４の実施の形態による捕集部のサイクロン本体を示す側面図である。 図１１は、第５の実施の形態による捕集部のサイクロン本体を示す側面図である。
＜第１の実施の形態＞
以下に、本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態により開示する発明が限定されるものではない。また以下に示す実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
また、本発明によるサイクロン捕集器１２のサイクロン本体２１は、回転軸線（軸線とも言う）２１Ａを有する回転体からなる。本明細書中において、「上方」、「上端」、「下方」、「下端」の用語は、本発明によるサイクロン捕集器１２のサイクロン本体２１を回転軸線２１Ａが縦方向に延びるよう設置した場合における「上方」、「上端」、「下方」、「下端」を意味する (図１Ａ〜図１Ｃ参照）。
まず図５乃至図９を参照して、本発明によるサイクロン捕集器３０が組込まれた測定装置１０全体について説明する。
図５は、測定装置の構成を示す概略図である。図５に示す例では、測定装置１０が、液滴の蛍光強度に基づいて検出対象粒子の検出を行う場合を例に説明する。ただし、これに限定されるものではない。例えば、測定装置１０は、液滴の蛍光強度を測定するに留めてもよい。この場合、ユーザや他の装置が、測定装置１０により測定された蛍光強度に基づいて、検査対象の気体中に検出対象粒子が含まれているかどうかを判断する。なお、検出対象粒子は、例えば、ウイルス、細菌、花粉、有毒物質等である。ただし、検出対象粒子は、蛍光物質が特異的に結合できるものであれば、これらに限定されない。
図５に示すように、本実施の形態では、測定装置１０は、ダスト除去部１１と、主配管１８と、本発明による捕集部（サイクロン捕集器ともいう）１２と、液滴形成部１３と、液滴選別部１４と、測定部１５と、液体回収部１６と、吸引ポンプ１７と、を備えている。
次に、各部の位置関係について簡単に説明する。主配管１８は、気流の案内路である。ダスト除去部１１は、主配管１８により案内される気流の上流側に配置されている。吸引ポンプ１７は、主配管１８の内部に気流を形成する気流形成機構であって、主配管１８により案内される気流の下流側に配置されている。言い換えると、吸引ポンプ１７は、主配管１８のうち、ダスト除去部１１から吸引ポンプ１７へと流れる気流を形成するようになっている。なお、気流形成機構としては、送気ポンプをダスト除去部１１の上流に設けてもよい。この場合、送気ポンプから主配管１８の内部に圧縮空気を供給してもよい。
また、液滴形成部１３と、液滴選別部１４と、測定部１５と、液体回収部１６とは、ダスト除去部１１と吸引ポンプ１７との間において、主配管１８にこの順序で設けられている。
次に、各部の構成について説明する。ダスト除去部１１は、主配管１８内にエアロゾル状の液滴を形成する上で必要な程度の気流抵抗を有している。ダスト除去部１１は、測定に影響を与えるパーティクルを捕捉することで清浄な気体を供給できるようになっている。
次に、サイクロン捕集器からなる捕集部１２について説明する。捕集部１２は、検査対象の気体中の検出対象粒子を液体中に捕集するとともに、当該液体中の検出対象粒子に当該検出対象粒子に特異的に結合する蛍光物質を結合させるようになっている。
本実施の形態では、図５に示すように、捕集部１２は、サイクロン本体（容器ともいう）２１と、サイクロン本体２１の内部に気体を導入するための気体導入部２２と、サイクロン本体２１の内部に液体を導入するための液体導入部２３とを有する。
サイクロン本体２１は、接頭円錐形の内面（以下、壁面という）を有しており、小径側の端部が大径側の端部より下方に位置するように向けられている。
気体導入部２２は、サイクロン本体２１の上方部においてサイクロン本体２１の壁面の接線方向に延びるように設けられており、粗大ダスト除去部１９に気密に連結されている。ここで壁面の接線方向とは、後述するように導入する気体がサイクロン本体２１の壁面に当接する（衝突する）部分においてサイクロン本体２１を軸線に対して垂直方向となる、水平方向に切り取った場合に出来る円の接線方向である。粗大ダスト除去部１９は、測定対象粒子を通過させるとともに、埃や繊維くずなどの比較的大きなパーティクルを捕捉するようになっている。粗大ダスト除去部１９から気体導入部２２を通ってサイクロン本体２１の内部に導入される気体は、サイクロン本体２１の壁面に沿って案内されることで、周方向に旋回するようになっている。
液体導入部２３は、液体を収容するタンク２３ａと、一端がタンク２３ａの下方部に接続され、他端がサイクロン本体２１の壁面に接続された液体導入管２３ｂと、液体導入管２３ｂに設けられた流量制御部２３ｃと、を有している。
本実施の形態では、タンク２３ａには、蛍光物質を含有する液体が収容されている。蛍光物質は、具体的には、例えば、蛍光標識抗体である。図６（ａ）に示すように、蛍光標識抗体Ｙは、抗体抗原反応を利用して特定の検出対象粒子Ｐに特異的に結合する。
なお、蛍光物質は、図６（ｂ）に示すように、複数の蛍光標識抗体Ｙにより表面を修飾された抗体凝集粒子Ａであってもよい。この場合、抗体凝集粒子Ａの表面の蛍光標識抗体Ｙは、抗体抗原反応を利用して特定の検出対象粒子Ｐに特異的に結合する。これにより、複数の検出対象粒子Ｐを抗体凝集粒子Ａを介して凝集させることができる。したがって、蛍光標識抗体Ｙの体積密度が高くなり、蛍光強度を高めることができる。
液体導入管２３ｂの前記他端は、サイクロン本体２１の壁面のうち気体導入部２２より低い高さ位置に接続されている。一方、液体導入管２３ｂの前記一端は、前記他端より高い高さ位置に配置されている。流量制御部２３ｃが開とされる場合、タンク２３ａに収容された液体は、重力により、液体導入管２３ｂを通ってサイクロン本体２１の内部に導入されるようになっている。
なお、液体導入部２３は、このような構成に限定されず、例えば、蛍光物質を含有する液体が収容されたシリンジポンプを有し、シリンジの先端がサイクロン本体２１の壁面に連結されており、ピストンによりシリンジの内部が加圧されることで蛍光物質を含有する液体がサイクロン本体２１の内部に導入されるようになっていてもよい。
本実施の形態では、サイクロン本体２１の上方部には、当該サイクロン本体２１の内部を吸引排気して減圧させ、差圧により気体導入部２２から周方向に旋回するように気体を導入させる吸引排気部２４が設けられている。
吸引排気部２４は、サイクロン本体２１の上方部に同軸状に挿設された吸引排気管（排気管ともいう）２４ｂと、吸引排気管２４ｂに設けられた吸引排気ポンプ２４ａと、を有している。
吸引排気ポンプ２４ａを動作させると、サイクロン本体２１の内部は吸引排気管２４ｂを介して吸引排気されて減圧され、サイクロン本体２１の内部と外部との差圧により、サイクロン本体２１の外部の気体が、粗大ダスト除去部１９を介して気体導入部２２からサイクロン本体２１の内部に引き入れられる。そして、サイクロン本体２１の内部に導入された気体は、サイクロン本体２１の壁面に沿って案内されることで、周方向に旋回しながら下降し、即ちらせん状に旋回する気流を形成する。この時、気体中の検出対象粒子は相対的に比重が大きいため、遠心力によりサイクロン本体２１の壁面側に分離される。
一方、相対的に比重が軽い気体成分は、サイクロン本体２１の壁面の切頭円錐形状により、サイクロン本体２１の下方部において流れを反転させ、サイクロン本体２１の中心軸側において上昇流を形成して、吸引排気管２４ｂを通って外部に排出される。
液体導入部２３からサイクロン本体２１の内部に導入される液体は、周方向に旋回する気流により外向きに押しやられ、サイクロン本体２１の壁面（内面）に沿って膜状に液膜を成形する。このように、液体導入部２３は、サイクロン本体２１の内面に液膜を形成する液膜形成部として機能する。
本実施の形態では、サイクロン本体２１の壁面に、膜状に成形された液体の水位を検出する水位検出部２５が設けられている。液体導入部２３の流量制御部２３ｃは、水位検出部２５の検出結果に基づいて流量を制御するようになっている。
より詳しくは、水位検出部２５は、サイクロン本体２１の内部に露出する一対の電極と、当該電極間の導電率を測定する測定部と、を有している。液体の水位が一対の電極の高さ位置より高い場合、一対の電極は液体を介して通電し、導電率が相対的に高くなる。一方、液体の水位が一対の電極の高さ位置より低い場合、一対の電極は絶縁されて、導電率が相対的に低くなる。液体の水位が一対の電極の高さ位置より高い場合の測定結果と低い場合の測定結果とを予め実験により求めておき、当該２つの測定結果の間の値を閾値として決定する。その後、測定部の測定結果が閾値より高い場合、液体の水位が一対の電極の高さ位置より高いと判断し、測定部の測定結果が閾値より低い場合、液体の水位が一対の電極の高さ位置より低いと判断する。
流量制御部２３ｃは、水位検出部２５により液体の水位が一対の電極の高さ位置より低いと判断された場合、液体の水位が一対の電極の高さ位置より高くなるまで、液体の流量を増加するようになっている。これにより、サイクロン本体２１の内部の液体の気体に対する接触面積が、液体の送出や蒸発等により減少することを防止できる。
サイクロン本体２１の下方側には、液体供給部２６が接続されている。液体供給部２６には、送液ポンプ２７が設けられている。
サイクロン本体２１の内部は吸引排気部２４により減圧されるが、送液ポンプ２７により液体供給部２６内の液体に圧力をかけて送り出すことで、サイクロン本体２１の内部から液体供給部２６を介して液滴形成部１３へと液体を連続的かつ安定的に供給することができる。
なお、必ずしも必須ではないが、捕集部１２には、液体を加温する加温機構が設けられていてもよい。この場合、例えば寒冷地等の低温環境において蛍光物質の反応性が低下している時に、液体を例えば体温付近（３５℃程度）まで加温することで、液体中の蛍光物質を活性化させて反応速度を上げることができる。
あるいは、捕集部１２には、液体を冷却する冷却機構（不図示）が設けられていてもよい。この場合、例えば猛暑地等の高温環境において蛍光物質の反応性が低下している時に、液体を例えば体温付近（３５℃程度）まで冷却することで、液体中の蛍光物質を活性化させて反応速度を上げることができる。
次に、液滴形成部１３について説明する。液滴形成部１３は、捕集部１２から供給される液体からエアロゾル状の液滴を形成するようになっている。より詳しくは、液滴形成部１３は、捕集部１２から供給される液体から、ネブライザ、エレクトロスプレー、２流体ノズル、圧電素子、超音波、減圧処理のうち、少なくとも１つを用いてエアロゾル状の液滴を形成するようになっている（二流体ノズル）。
本実施の形態では、図５に示すように、液滴形成部１３は、主配管１８の口径が急激に絞られた絞り部分１８ａを有しており、液体供給部２６の端部が当該絞り部分１８ａの内側に同軸状に挿入されている。主配管１８を流れる気流が絞り部分１８ａを流通する際に、気流の速度が増加する。この時、絞り部分１８ａを流通する高速の気流によって液体供給部２６の端部に負圧が生じ、この負圧により液体供給部２６内の液体が吸引されて引き裂かれる。これにより、液体供給部２６から供給される液体からエアロゾル状の液滴が形成されるようになっている。
なお、図５に示す例では、液体供給部２６の端部は、絞り部分１８ａの内側に同軸状に挿入されているが、これに限定されず、例えば、図７に示すように、液体供給部２６の端部は、絞り部分１８ａに対して直角な向きで連結されていてもよい。
次に、液滴選別部１４について説明する。液滴選別部１４は、液滴形成部１３から供給される液滴のうち、粒径が所定値未満である液滴を選別するようになっている。
液滴選別部１４としては、例えば、慣性力を利用して粒径が所定値未満である液滴を選別するスプレーチャンバを用いることができる。具体的には、例えば、サイクロン形スプレーチャンバ、スコット形スプレーチャンバ、および慣性分岐形スプレーチャンバからなる群のうち、いずれか一つである。このようなスプレーチャンバ自体は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析の技術分野においては公知であり、例えば、ＪＩＳ Ｋ０１３３等に例示されている。ただし、本実施の形態においては、スプレーチャンバ自体を用いて誘導結合プラズマにより分解可能な粒径の液滴を選別するという効果を奏するのではなく、後述するように、スプレーチャンバが検出対象粒子に特異的に結合する蛍光物質を用いる手法と組み合わされることで、検出対象粒子を含んでいない液滴の蛍光強度と、検出対象粒子を含んでいる液滴の蛍光強度と、の差を大きくして、検出対象粒子を高精度に検出可能になるという従来公知のスプレーチャンバからは予想外の効果を奏するのである。
図８は、液滴選別部１４の構成の一例を示す概略図である。図８に示す液滴選別部１４は、サイクロン形スプレーチャンバであり、円筒形内面を有する中央チャンバ体１４ａと、中央部の上端部に連結された切頭円錐形内面を有する上方チャンバ体１４ｂと、中央部の下端部に連結された切頭円錐形内面を有する下方チャンバ体１４ｃと、を有している。
主配管１８は、中央チャンバ体１４ａの内面に当該内面の接線方向に延びるような向きで接続されている。主配管１８を通って中央チャンバ体１４ａの内部に導入される液滴を含む気流は、慣性力により中央チャンバ体１４ａの内面に沿って案内され、周方向に旋回するようになっている。この時、粒径が所定値以上の液滴は、遠心力により中央チャンバ体１４ａの内面側に分離され、当該内面に衝突して付着する。これにより、粒径が所定値以上の液滴が気流から除去され、粒径が所定値未満の液滴が気流に乗って上方チャンバ体１４ｂの上方側から測定部１５へと供給されるようになっている。一方、中央チャンバ体１４ａの内面に付着した液滴（液体）は、重力により下方チャンバ体１４ｃへと流れ落ちて、下方チャンバ体１４ｃの下方側から外部に排液されるようになっている。なお、中央チャンバ体１４ａの内面に付着した液滴（液体）が少量の場合は、付着した液滴（液体）が蒸発してしまうため、排液機構を設ける必要はない。
ここで、スプレーチャンバは慣性力を利用して液滴を選別することから、スプレーチャンバにより選別される液滴の粒径の上限値は、スプレーチャンバの寸法及び形状、気流の流速等の力学的パラメータと相関関係がある。したがって、スプレーチャンバの形状および寸法、気流の流速等の力学的パラメータを適切に選択することで、スプレーチャンバにより選別される液滴の粒径の上限値を所望の値に設定することが可能である。スプレーチャンバにより選別される液滴の粒径は、測定対象や測定目的により適宜選択され得るが、ウイルスまたは細菌を測定対象とする場合には、５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。
次に、測定部１５について説明する。図９は、測定部１５の構成の一例を示す概略図である。測定部１５は、液滴に光を照射するとともに、当該液滴の蛍光強度を測定するようになっている。
本実施の形態では、図９に示すように、測定部１５は、主配管１８に接続され、液滴選別部１４により選別された液滴を含む気流の通流空間を形成する例えば角形のケース体５６を有している。ケース体５６における互いに対向する例えば上下（あるいは左右）の面には、互いに平行な石英からなる光透過窓５２ａ、５２ｂが配置されている。
そのうち一方の光透過窓５２ａの外側には、蛍光物質から発光される蛍光の波長から外れた波長のレーザ光をケース体５６内に照射する発光部５１が設けられている。また、他方の光透過窓５２ｂの外側には、蛍光物質から発せられる蛍光の波長から外れた波長の光を遮断する光学フィルタ５３が設けられている。その更に外側には、蛍光物質の蛍光を受光して電気信号に変換する受光部５４が設けられる。受光部５４は、例えば光電子増倍管であり、光学フィルタ５３からの受光強度に対応する信号レベルの例えば電流を受光出力計測部５５に出力するようになっている。
受光出力計測部５５は、例えば、電流を電圧に変換し、変換後の電圧を示す電圧信号Ｉａと予め設定されたしきい値Ｉｓとを比較し、電圧信号Ｉａがしきい値Ｉｓよりも大きいと判断した時に検出対象粒子検出のアラームを報知あるいは図示しない表示部に表示するようになっている。
ここで電圧信号Ｉａは受光強度に対応する信号であるため、しきい値Ｉｓは次のように決められる。すなわち、しきい値Ｉｓは、検査対象の気体中に検出対象粒子が存在しない場合に液滴形成部１３により形成された液滴がケース体５６を通過する時の蛍光強度と、検査対象の気体中に検出対象粒子が含まれていて、この検出対象粒子に蛍光物質が結合された状態で液滴形成部１３により形成された液滴がケース体５６を通過する時の蛍光強度と、の間の値に設定される。検査対象の気体中に検出対象粒子が存在しない時の蛍光強度は、ケース体５６内を通過する気体に含まれるダストに付着した蛍光物質や、検出対象粒子を含まない液滴に含まれる蛍光物質、からの蛍光の強度に対応する。蛍光物質は、検出対象粒子に対して特異的に結合する。この結果、概略的な言い方をすれば、検出対象粒子の存在により、検出対象粒子が存在しないときよりも蛍光物質の密度が高くなり、検出対象粒子の有無に対応する蛍光強度差が発生する。
図５に戻って、測定部１５の下流側には、測定部１５を通過した液滴を捕捉するための例えばメッシュ体からなる液体回収部１６が設けられている。液体回収部１６の下流側には、吸引ポンプ１７が設けられており、液体回収部１６を通過した気体は、例えば図示しない検出対象粒子を吸着除去するためのフィルタを介して測定装置１０の外部に排気されるようになっている。なお、液体回収部１６には排液機構が設けられているが、液体回収部１６を通過する液滴（液体）が十分少ない場合、液滴（液体）は蒸発してしまうため、排液機構を設ける必要はない。
次に図１Ａ乃至図１Ｃ、および図４Ａ乃至図４Ｂにより、測定装置１に組込まれたサイクロン捕集器からなる捕集部１２について述べる。
ここで図１Ａは捕集部１２のサイクロン本体２１を示す側面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ’線からみた蓋部の底面図、図１Ｃはサイクロン本体２１を示す図であって、図１ＢのＢ−Ｂ’線断面図である。また図４Ａおよび図４Ｂは、各々サイクロン本体を示す斜視図である。
上述のように、捕集部１２はサイクロン本体（容器ともいう）２１と、サイクロン本体２１の内部に気体を導入するための気体導入部２２と、サイクロン本体２１内部に液体を導入してサイクロン本体２１内面に液膜４０を形成する液体導入部（液膜形成部ともいう）２３とを備えている。
具体的には図１Ａ乃至図１Ｃおよび図４Ａ乃至図４Ｂに示すように、捕集部１２のサイクロン本体（容器）２１は、内部に接頭円錐状の空間３５を形成する容器本体３１と、容器本体３１の上方開口を覆う蓋部３２とを有しており、サイクロン本体２１の容器本体３１側部に、液体導入部２３の液体導入管２３ｂが接続されている。容器本体３１と蓋部３２とを有するサイクロン本体２１は回転軸線２１Ａを有する回転体からなり、軸線２１Ａが縦方向に延びるよう配置されている。なお、サイクロン本体２１は、容器本体３１と、容器本体３１の上方開口を覆う蓋部３２とを有する上記構造に限られることはなく、容器本体３１と蓋部３２とが３Ｄプリンタ等によって完全に一体に形成された構造をとってもよい。この場合は、サイクロン本体２１の蓋部３２はサイクロン本体２１の上端部を構成し、容器本体３１の接頭円錐状の側壁３１ｂはサイクロン本体２１の側壁３１ｂを構成する。また、容器本体３１の下端部３１ａは、サイクロン本体２１の下端部３１ａを構成する。
またサイクロン本体２１の上端部を構成する蓋部３２に気体導入部２２が連結され、この気体導入部２２に蓋部３２内に形成された吸気孔３３の接続端３３ｂが接続されている。本実施の形態において、気体導入部２２は蓋部３２の全周にサイクロン本体２１の壁面の接線方向に沿って４本連結されており、各気体導入部２２は蓋部３２の全周に渡って９０°ずつ離間して設けられている。このため蓋部３２内部には４本の気体導入部２２に対応して、４本の吸気孔３３が９０°ずつ離間して設けられている。ここで壁面の接線方向とは導入する気体がサイクロン本体２１の壁面に当接する（衝突する）部分においてサイクロン本体を軸線に対して垂直方向となる、水平方向に切り取った場合に出来る円の接線方向であり、気体導入部２２が４本ある場合はこれら４本から導入される気体は同一高さでサイクロン本体２１の壁面に当接する（衝突する）することが好ましく、よって同一の円の接線方向に沿っていることが好ましい。
また蓋部３２の中心位置には、排気管２４ｂが取付けられ、この排気管２４ｂは容器本体３１の空間３５から蓋部３２を貫通して上方に延びている。さらにまた、サイクロン本体２１の容器本体３１の下端部３１ａに液体供給部２６が設けられ、この液体供給部２６は送液ポンプ２７を介して液滴形成部１３に接続されている。
次に蓋部３２に設けられた４本の吸気孔３３について説明する。各吸気孔３３は蓋部３２内を、サイクロン本体２１の軸線２１Ａに直交する直交面２１Ｂに対して下方に向かって５°〜１５°の傾斜角θで延びている。また各吸気孔３３は、容器本体３１の空間３５に開口する開口部３３ａを有している。この開口部３３ａは、蓋部３２の下部表面３２ａから下方へ突出することなく、下部表面３２ａと同一面に開口している。
サイクロン本体２１の内面には、液体導入部２３の液体導入管２３ｂから導入される液体によって液膜４０が形成されており、この液膜４０は容器本体３１の下端から上端まで、すなわち容器本体３１の下端部３１ａから蓋部３２直下の容器本体３１の側壁３１ｂに渡って拡がって形成されているが、液膜４０は蓋部３２の下部表面３２ａまでは達していない。
一方、蓋部３２に設けられた吸気孔３３の開口部３３ａは、蓋部３２の下部表面３２ａであって、容器本体３１の側壁から離間した位置に開口している。このため吸気孔３３の開口部３３ａからの吸気気体によって容器本体３１の内面の液膜４０が巻込まれることはなく、このことにより吸気気体によって液膜が巻込まれてミストが発生することもない。
他方、吸気孔３３はサイクロン本体２１の直交面２１Ｂに対して下方へ向かって延びているため、吸気孔３３から噴出される吸気気体は対向する容器本体３１内面に形成された液膜４０に当接することになる。このことにより、吸気気体に含まれる粒子を確実に液膜４０に付着させ、この液膜４０によって粒子を確実に捕集することができる。
すなわち、吸気孔３３から噴出される吸気気体が、容器本体３１内の液膜４０に当接できないとき、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させることができず、粒子が容器本体３１内で巻き上げられて排気管２４ｂから放出されることも考えられる。
これに対して本願発明によれば、吸気孔３３からサイクロン本体２１内に噴射される吸気気体は、気体が液膜に当接する部分のサイクロン本体２１の壁面の接線方向に沿って噴射されて、サイクロン本体２１内に円周方向にらせん状に回転する気体流を形成する。このため、吸気気体中の粒子は遠心力によって容器本体３１の側壁３１ｂに向かう。次に、吸気孔３３から噴出される吸気気体中の粒子を液膜４０に確実に当接させて液膜４０に付着させた後、捕集することができる。
次に、以上のような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
まず、図５に示すように、吸引ポンプ１７により、気体（例えば、大気）がダスト除去部１１を介して主配管１８内に取り込まれ、液滴形成部１３、液滴選別部１４、測定部１５、および液体回収部１６の順に流れる気流が形成され、吸引ポンプ１７および図示しないフィルタを介して排気される。
一方、捕集部１２の吸引排気ポンプ２４ａの動作により、気体（例えば、大気）が粗大ダスト除去部１９を介して捕集部１２の気体導入部２２へと取り込まれ、気体導入部２２からサイクロン本体２１の内部に導入される。また、蛍光物質を含有する液体が、液体導入部２３からサイクロン本体２１の内部に導入される。
気体導入部２２からサイクロン本体２１の内部に導入された気体は、サイクロン本体２１の壁面に沿って案内されることで、周方向に旋回され、サイクロン本体２１の内部にらせん状の気流を形成する。液体導入部２３からサイクロン本体２１の内部に導入された液体は、らせん状の気流により径方向外向きに押しやられ、サイクロン本体２１の壁面に沿って膜状に成形される。
気体中に含まれる検出対象粒子は、遠心力によりサイクロン本体２１の壁面側に分離され、膜状に成形された液体中に捕集される。液体中に含まれる蛍光物質は、捕集された検出対象粒子に特異的に結合する。
次にサイクロン本体２１内における気体の挙動を図１Ａ乃至図１Ｃにより説明する。
図１Ａ乃至図１Ｃに示すように気体導入部２２から導入された吸気気体は蓋部３２に設けられた吸気孔３３を通って、吸気孔３３の開口部３３ａから容器本体３１の空間３５内へ噴出される。
この場合、吸気孔３３の開口部３３ａは容器本体３１のうち液膜４０が形成された側壁３１ｂから離間しているため、吸気気体によって容器本体３１の内面に形成された液膜が巻込まれてミストが発生することはない。
また吸気孔３３の開口部３３ａから噴出される吸気気体は、容器本体３１内面に形成された液膜４０に当接するので、吸気気体中の粒子を確実に液膜４０に付着させて捕集することができる。
サイクロン本体２１の壁面上において検出対象粒子を捕集した液体は、重力により徐々に下方に流れ落ち、次いで、送液ポンプ２７の動作により、サイクロン本体２１の下方側から液体供給部２６を介して液滴形成部１３へと連続的に供給される。
液滴形成部１３では、捕集部１２から供給された液体は、主配管１８の絞り部分１８ａを流通する高速の気流によって、液体供給部２６の端部から引き出され、エアロゾル状の液滴に成形される。形成されたエアロゾル状の液滴は、主配管１８の気流に乗って、液滴選別部１４へと供給される。
図８に示すように、液滴選別部１４では、液滴形成部１３から供給された液滴を含む気流は、中央チャンバ体１４ａの円筒形内面に沿って案内されることで、周方向に旋回する。この時、気流に含まれる粒径が所定値以上の液滴は、遠心力により中央チャンバ体１４ａの内面側に分離され、当該内面に衝突して付着する。一方、粒径が所定値未満の液滴は、気流とともに周方向に旋回しながら上昇して、上方チャンバ体１４ｂの上方側から測定部１５へと供給される。
図９に示すように、測定部１５は、液滴選別部１４により選別された液滴に光を照射し、光が照射された液滴の蛍光強度を測定する。詳しくは、主配管１８を介して案内された液滴に光を照射し、蛍光強度を測定する。また、その後、例えば、測定部１５は、測定した蛍光強度としきい値とを比較することで、検査対象の気体に検出対象粒子が含まれているかどうかを判定する。言い換えると、測定部１５は、検査対象の気体から検出対象粒子を検出する。
例えば、測定部１５では、発光部５１が、液滴が通流しているケース体５６の内部に紫外レーザ光を照射する。ここで、液滴中の蛍光物質は、紫外レーザ光によって励起されて蛍光を発する。その後、紫外レーザ光は、光学フィルタ５３により遮光され、蛍光波長の光が、受光部５４により選択的に検出される。受光部５４により検出される受光強度は、液滴形成部１３により形成された液滴中における蛍光物質の体積密度に比例する。
液滴形成部１３により形成された液滴中に検出対象粒子が存在する場合、受光部５４にて検出される蛍光強度はしきい値Ｉｓよりも大きくなり、受光出力計測部５５にて検出対象粒子検出のアラームが発せられる。
また、液滴形成部１３により形成された液滴中に検出対象粒子が存在しない場合、たとえ液滴形成部１３により形成された液滴中に大気中の微細なダストが取り込まれていて、このダストに蛍光物質が付着していても、蛍光物質の密度は検出対象粒子に結合された蛍光物質の密度よりも格段に小さい。このため、受光部５４にて検出された受光強度は予め設定されたしきい値Ｉｓよりも小さい。
測定部１５を通過した液滴は、液体回収部１６にて気液分離され、液体は回収される。一方、気体は、液体回収部１６の下流側に設けられている吸引ポンプ１７により測定装置１０の外部に排気される。
＜第２の実施の形態＞
次に図２Ａ乃至図２Ｃにより、第２の実施の形態によるサイクロン捕集器からなる捕集部１２について述べる。
図２Ａ乃至図２Ｃに示す第２の実施の形態において、図１Ａ乃至図１Ｃおよび図４Ａ乃至図４Ｂ〜図９に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
ここで図２Ａは捕集部１２のサイクロン本体２１を示す側面図、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ’線からみた蓋部の底面図、図２Ｃはサイクロン本体２１を示す図であって、図２ＢのＢ−Ｂ’線断面図である。
上述のように、捕集部１２はサイクロン本体（容器ともいう）２１と、サイクロン本体２１の内部に気体を導入するための気体導入部２２と、サイクロン本体２１内部に液体を導入してサイクロン本体２１内面に液膜４０を形成する液体導入部（液膜形成部ともいう）２３とを備えている。
具体的には図２Ａ乃至図２Ｃに示すように、捕集部１２のサイクロン本体（容器）２１は、内部に接頭円錐状の空間３５を形成する容器本体３１と、容器本体３１の上方開口を覆う蓋部３２とを有しており、サイクロン本体２１の容器本体３１側部に、液体導入部２３の液体導入管２３ｂが接続されている。
またサイクロン本体２１の蓋部３２に気体導入部２２が連結され、この気体導入部２２に蓋部３２内に形成された吸気孔３３の接続端３３ｂが接続されている。本実施の形態において、気体導入部２２は蓋部３２の全周にサイクロン本体２１の壁面の接線方向に沿って８本連結されており、各気体導入部２２は蓋部３２の全周に渡って４５°ずつ離間して設けられている。このため蓋部３２内部には８本の気体導入部２２に対応して、８本の吸気孔３３が４５°ずつ離間して設けられている。
また蓋部３２には、排気管２４ｂが取付けられ、この排気管２４ｂは容器本体３１の空間３５から蓋部３２を貫通して上方に延びている。
次に蓋部３２に設けられた８本の吸気孔３３について説明する。各吸気孔３３は蓋部３２内を、サイクロン本体２１の軸線２１Ａに直交する直交面２１Ｂに対して下方に向かって４５°〜６０°の傾斜角θで延びている。また各吸気孔３３は、容器本体３１の空間３５に開口する開口部３３ａを有している。この開口部３３ａは、蓋部３２の下部表面３２ａから下方へ突出することなく、下部表面３２ａと同一位置に開口している。
サイクロン本体２１の内面には、液体導入部２３の液体導入管２３ｂから導入される液体によって液膜４０が形成されており、この液膜４０は容器本体３１の下端から上端まで、すなわち容器本体３１の下端部３１ａから蓋部３２直下の容器本体３１の側壁３１ｂに渡って拡がって形成されているが、液膜４０は蓋部３２の下部表面３２ａまでは達していない。
一方、蓋部３２に設けられた吸気孔３３の開口部３３ａは、蓋部３２の下部表面３２ａであって、容器本体３１の内面から離間した位置に開口している。このため吸気孔３３の開口部３３ａからの吸気気体によって容器本体３１の内面の液膜４０が巻込まれることはなく、このことにより吸気気体によって液膜が巻込まれて水分ミストが発生することもない。
他方、吸気孔３３はサイクロン本体２１の直交面２１Ｂに対して下方へ向かって延びているため、吸気孔３３から噴出される吸気気体は対向する容器本体３１内面に形成された液膜４０に当接することになる。このため吸気気体に含まれる粒子を確実に液膜４０に付着させ、この液膜４０によって粒子を確実に捕集することができる。
すなわち、吸気孔３３から噴出される吸気気体が、容器本体３１内の液膜４０に当接できないとき、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させることができず、粒子が容器本体３１内で巻き上げられて排気管２４ｂから放出されることも考えられる。
これに対して本願発明によれば、吸気孔３３から噴出される吸気気体を液膜４０に当接させて、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させた後、確実に捕集することができる。以上のように、本実施の形態によれば、吸気孔３３の角度θを大きくして吸気孔３３の数を増やし、一度に処理できる気体量を増やすことができる。ただし気流の壁面への衝突位置が下方になる。
＜第３の実施の形態＞
次に図３Ａ乃至図３Ｃにより、第３の実施の形態によるサイクロン捕集器からなる捕集部１２について述べる。
図３Ａ乃至図３Ｃに示す第３の実施の形態において、図１Ａ乃至図１Ｃおよび図４Ａ乃至図４Ｂ〜図９に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
ここで図３Ａは捕集部１２のサイクロン本体２１を示す側面図、図３Ｂは図３ＡのＡ−Ａ’線からみた蓋部の底面図、図３Ｃはサイクロン本体２１を示す図であって、図３ＢのＢ−Ｂ’線断面図である。
上述のように、捕集部１２はサイクロン本体（容器ともいう）２１と、サイクロン本体２１の内部に気体を導入するための気体導入部２２と、サイクロン本体２１内部に液体を導入してサイクロン本体２１内面に液膜４０を形成する液体導入部（液膜形成部ともいう）２３とを備えている。
具体的には図３Ａ乃至図３Ｃに示すように、捕集部１２のサイクロン本体（容器）２１は、内部に接頭円錐状の空間３５を形成する容器本体３１と、容器本体３１の上方開口を覆う蓋部３２とを有しており、サイクロン本体２１の容器本体３１側部に、液体導入部２３の液体導入管２３ｂが接続されている。
またサイクロン本体２１の蓋部３２に気体導入部２２が連結され、この気体導入部２２に蓋部３２内に形成された吸気孔３３の接続端３３ｂが接続されている。本実施の形態において、気体導入部２２は蓋部３２に１本連結されている。しかしながら、気体導入部２２，吸気孔３３および突出ノズル３６を複数設けても良い。
また蓋部３２には、排気管２４ｂが取付けられ、この排気管２４ｂは容器本体３１の空間３５から蓋部３２を貫通して上方に延びている。
次に蓋部３２に設けられた吸気孔３３について説明する。吸気孔３３は蓋部３２内を、サイクロン本体２１の軸線２１Ａに直交する直交面２１Ｂに対して下方に向かって４５°〜６０°の傾斜角θで延びている。また吸気孔２３は、蓋部３２の下部表面３２ａから容器本体３１の空間３５に突出する突出ノズル３６を有し、突出ノズル３６の下端は開口して開口部３３ａを形成する。この開口部３３ａは、蓋部３２の下部表面３２ａから下方へ突出する突出ノズル３６の下端に位置している。
サイクロン本体２１の内面には、液体導入部２３の液体導入管２３ｂから導入される液体によって液膜４０が形成されており、この液膜４０は容器本体３１の下端から上端まで、すなわち容器本体３１の下端から蓋部３２の下部表面３２ａに渡って拡がって形成されている。
一方、蓋部３２に設けられた吸気孔３３の開口部３３ａは、蓋部３２の下部表面３２ａから突出する突出ノズル３６の下端に位置しており、容器本体３１の内面から離間した位置に開口している。このため吸気孔３３の開口部３３ａからの吸気気体によって容器本体３１の内面の液膜４０が巻込まれることはなく、このことにより吸気気体によって液膜が巻込まれてミストが発生することもない。
他方、吸気孔３３はサイクロン本体２１の直交面２１Ｂに対して下方へ向かって延びているため、吸気孔３３から噴出される吸気気体は対向する容器本体３１内面に形成された液膜４０に当接することになる。このため吸気気体に含まれる粒子を確実に液膜４０に付着させ、この液膜４０によって粒子を確実に捕集することができる。
すなわち、吸気孔３３から噴出される吸気気体が、容器本体３１内の液膜４０に当接できないとき、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させることができず、粒子が容器本体３１内で巻き上げられて排気管２４ｂから放出されることも考えられる。
これに対して本願発明によれば、吸気孔３３から噴出される吸気気体を液膜４０に当接させて、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させた後、確実に捕集することができる。
＜第４の実施の形態＞
次に図１０により、第４の実施の形態によるサイクロン捕集器からなる捕集部１２について述べる。
図１０に示す第４の実施の形態において、図１Ａ乃至図１Ｃおよび図４Ａ乃至図４Ｂ〜図９に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
ここで図１０は捕集部１２のサイクロン本体２１を示す側面図である。
上述のように、捕集部１２はサイクロン本体（容器ともいう）２１と、サイクロン本体２１の内部に気体を導入するための気体導入部２２と、サイクロン本体２１内部に液体を導入してサイクロン本体２１内面に液膜４０を形成する液体導入部（液膜形成部ともいう）２３とを備えている。
具体的には図１０に示すように、捕集部１２のサイクロン本体（容器）２１は、内部に円筒状の空間３５を形成するとともに回転軸線２１Ａを有する回転体からなる容器本体３１を有している。容器本体３１は全体として密閉され、下端部３１ａと、上端部３１ｃと、下端部３１ａと上端部３１ｃとの間に延びる側壁３１ｂとを有し、このうち側壁３１ｂに、液体導入部２３の液体導入管２３ｂが接続されている。
またサイクロン本体２１の容器本体３１の上端部３１ｃに気体導入部２２が連結され、この気体導入部２２に上端部３１ｃ内に形成された吸気孔３３の接続端３３ｂが接続されている。本実施の形態において、気体導入部２２は上端部３１ｃの全周にサイクロン本体２１の壁面の接線方向に沿って４本連結されており、各気体導入部２２は上端部３１ｃの全周に渡って９０°ずつ離間して設けられている。このため上端部３１ｃ内部には４本の気体導入部２２に対応して、４本の吸気孔３３が９０°ずつ離間して設けられている。
また上端部３１ｃの中心位置には、排気管２４ｂが取付けられ、この排気管２４ｂは容器本体３１の空間３５から上端部３１ｃを貫通して上方に延びている。さらにまた、サイクロン本体２１の容器本体３１も側壁３１ｂに液体供給部２６が設けられ、この液体供給部２６は、送液ポンプ２７を介して液滴形成部１３に接続されている（図５参照）。この場合、側壁３１ｂに設けられた液体供給部２６の入口に空間３５側へ向かって拡がるテーパ状の入口部２６ａが形成されている。本実施の形態によれば、液体供給部２６は容器本体３１の側壁３１ｂに設けられているため、遠心力により空気よりも比重の大きい液体ををテーパ状入口部２６ａから液体供給部２６側へスムーズに導くことができる。
次に容器本体３１の上端部３１ｃに設けられた４本の吸気孔３３について説明する。各吸気孔３３は蓋部３２内を、サイクロン本体２１の軸線２１Ａに直交する直交面２１Ｂに対して下方に向かって５°〜１５°の傾斜角θで延びている。また各吸気孔２３は、容器本体３１の空間３５に開口する開口部３３ａを有している。この開口部３３ａは、上端部３１ｃの下部表面３１ｃ１から下方へ突出することなく、下部表面３１ｃ１と同一面に開口している。
サイクロン本体２１の側壁３１ｂには、液体導入部２３の液体導入管２３ｂから導入される液体によって液膜４０が形成されており、この液膜４０は容器本体３１の側壁３１ｂ下端から上端に渡って拡がって形成されているが、上端部３１ｃの下部表面３１ｃ１には達していない。
一方、容器本体３１の上端部３１ｃに設けられた吸気孔３３の開口部３３ａは、上端部３１ｃの下部表面３１ｃ１であって、容器本体３１の側壁３１ｂから離間した位置に開口している。このため吸気孔３３の開口部３３ａからの吸気気体によって容器本体３１の側壁３１ｂ内面の液膜４０が巻込まれることはなく、このことにより吸気気体によって液膜が巻込まれてミストが発生することもない。
他方、吸気孔３３はサイクロン本体２１の直交面２１Ｂに対して斜め下方へ向かって延びているため、吸気孔３３から噴出される吸気気体は対向する容器本体３１の側壁３１ｂ内面に形成された液膜４０に当接することになる。このため吸気気体に含まれる粒子は遠心力により液膜４０に向かい、これにより粒子を確実に液膜４０に付着させ、この液膜４０によって粒子を確実に捕集することができる。
すなわち、吸気孔３３から噴出される吸気気体が、容器本体３１の側壁３１ｂ内面の液膜４０に当接できないとき、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させることができず、粒子が容器本体３１内で巻き上げられて排気管２４ｂから放出されることも考えられる。
これに対して本願発明によれば、吸気孔３３から噴出される吸気気体を液膜４０に当接させて、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させた後、確実に捕集することができる。なお、図１０に示すサイクロン本体２１は、上端部３１ｃと下端部３１ａを上下引っ繰り返して使用し、気体導入部２２および排気管２４ｂを下方へ持ってきてもよい。
＜第５の実施の形態＞
次に図１１により、第５の実施の形態によるサイクロン捕集器からなる捕集部１２について述べる。
図１１に示す第５の実施の形態において、図１Ａ乃至図１Ｃおよび図４Ａ乃至図４Ｂ〜図９に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
ここで図１１は捕集部１２のサイクロン本体２１を示す側面図である。
上述のように、捕集部１２はサイクロン本体（容器ともいう）２１と、サイクロン本体２１の内部に気体を導入するための気体導入部２２と、サイクロン本体２１内部に液体を導入してサイクロン本体２１内面に液膜４０を形成する液体導入部（液膜形成部ともいう）２３とを備えている。
具体的には図１０に示すように、捕集部１２のサイクロン本体（容器）２１は、内部に円筒状の空間３５を形成するとともに回転軸線２１Ａを有する回転体からなる容器本体３１を有している。容器本体３１は全体として密閉され、下端部３１ａと、上端部３１ｃと、下端部３１ａと上端部３１ｃとの間に延びる側壁３１ｂとを有し、このうち側壁３１ｂに、液体導入部２３の液体導入管２３ｂが接続されている。
またサイクロン本体２１の容器本体３１の上端部３１ｃに気体導入部２２が連結され、この気体導入部２２に上端部３１ｃ内に形成された吸気孔３３の接続端３３ｂが接続されている。本実施の形態において、気体導入部２２は上端部３１ｃの全周にサイクロン本体２１の壁面の接線方向に沿って４本連結されており、各気体導入部２２は上端部３１ｃの全周に渡って４５°ずつ離間して設けられている。このため上端部３１ｃ内部には４本の気体導入部２２に対応して、４本の吸気孔３３が９０°ずつ離間して設けられている。
また下端部３１ａの中心位置には、排気管２４ｂが取付けられ、この排気管２４ｂは容器本体３１の空間３５から下端部３１ａを貫通して上方に延びている。このように排気管２４ｂを下端部３１ａの中心位置に設けことができるため、排気管２４ｂは上端部３１ｃの気体導入部２２に対向して配置されることになる。このため、上端部３１ｃ内における気体導入部２２の設置位置の自由度が高まる。さらにまた、サイクロン本体２１の容器本体３１の側壁３１ｂに液体供給部２６が設けられ、この液体供給部２６は、送液ポンプ２７を介して液滴形成部１３に接続されている（図５参照）。この場合、側壁３１ｂに設けられた液体供給部２６の入口に空間３５側へ向かって拡がるテーパ状の入口部２６ａが形成されている。本実施の形態によれば、液体供給部２６は容器本体３１の側壁３１ｂに設けられているため、遠心力により比重の大きい液体をテーパ状入口部２６ａから液体供給部２６側へスムーズに導くことができる。
次に容器本体３１の上端部３１ｃに設けられた４本の吸気孔３３について説明する。各吸気孔３３は蓋部３２内を、サイクロン本体２１の軸線２１Ａに直交する直交面２１Ｂに対して下方に向かって５°〜１５°の傾斜角θで延びている。また各吸気孔２３は、容器本体３１の空間３５に開口する開口部３３ａを有している。この開口部３３ａは、上端部３１ｃの下部表面３１ｃ１から下方へ突出することなく、下部表面３１ｃ１と同一面に開口している。
サイクロン本体２１の側壁３１ｂには、液体導入部２３の液体導入管２３ｂから導入される液体によって液膜４０が形成されており、この液膜４０は容器本体３１の側壁３１ｃ下端から上端に渡って拡がって形成されているが、上端部３１ｃの下部表面３１ｃ１には達していない。
一方、容器本体３１の上端部３１ｃに設けられた吸気孔３３の開口部３３ａは、上端部３１ｃの下部表面３１ｃ１であって、容器本体３１の側壁３１ｂから離間した位置に開口している。このため吸気孔３３の開口部３３ａからの吸気気体によって容器本体３１の側壁３１ｂ内面の液膜４０が巻込まれることはなく、このことにより吸気気体によって液膜が巻込まれてミストが発生することもない。
他方、吸気孔３３はサイクロン本体２１の直交面２１Ｂに対して斜め下方へ向かって延びているため、吸気孔３３から噴出される吸気気体は対向する容器本体３１の側壁３１ｂ内面に形成された液膜４０に当接することになる。このため吸気気体に含まれる粒子は遠心力により液膜４０に向かい、これにより粒子を確実に液膜４０に付着させ、この液膜４０によって粒子を確実に捕集することができる。
すなわち、吸気孔３３から噴出される吸気気体が、容器本体３１の側壁３１ｂ内面の液膜４０に当接できないとき、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させることができず、粒子が容器本体３１内で巻き上げられて排気管２４ｂから放出されることも考えられる。
これに対して本願発明によれば、吸気孔３３から噴出される吸気気体を液膜４０に当接させて、吸気気体中の粒子を液膜４０に付着させた後、確実に捕集することができる。
１０ 測定装置
１１ ダスト除去部
１２ 捕集部
１３ 液滴形成部
１４ 液滴選別部
１５ 測定部
１６ 液体回収部
１７ 吸引ポンプ
１８ 主配管
１８ａ 絞り部分
１９ 粗大ダスト除去部
２１ サイクロン本体
２１Ａ 軸線
２１Ｂ 直交面
２２ 気体導入部
２３ 液体導入部
２３ａ タンク
２３ｂ 液体導入管
３１ 容器本体
３１ａ 下端部
３１ｂ 側壁
３１ｃ 上端部
３２ 蓋部
３２ａ 下部表面
３３ 吸気孔
３３ａ 開口部
３３ｂ 接続端
３５ 空間
３６ 突出ノズル
４０ 液膜

Claims (7)

  1. 上端部と、下端部と、前記上端部と下端部との間に延びる側壁とを有し、回転軸線をもつ回転体からなるとともに、内部に空間を形成する容器と、
    前記容器に設けられ、一定の高さをもつ液膜を前記側壁内面に形成する液膜形成部と、 前記容器に設けられ、前記容器内に開口する開口部を有する吸気孔と、
    前記容器に設けられた排気管と,を備え、
    前記吸気孔は前記容器の回転軸線に直交する直交面に対して傾斜して前記空間内へ向かって延び、前記吸気孔の開口部全域は前記液膜以外の領域に開口するとともに前記吸気孔により吸気気体を前記液膜に噴出し、
    前記吸気孔は前記容器の前記上端部に設けられている、サイクロン捕集器。
  2. 前記液膜形成部は前記容器の前記下端部から上方に延びるよう前記側壁内面に前記液膜を形成する、請求項１記載のサイクロン捕集器。
  3. 前記容器に複数の吸気孔が設けられている、請求項１または２記載のサイクロン捕集器。
  4. 前記吸気孔は前記容器の前記上端部に設けられ、その開口部は前記容器の前記空間に開口する、請求項１乃至３のいずれか記載のサイクロン捕集器。
  5. 前記吸気孔は前記容器の前記上端部に設けられるとともに、前記上端部の表面から突出する突出ノズルを有し、この突出ノズル先端に前記開口部が形成されている、請求項１乃至３のいずれか記載のサイクロン捕集器。
  6. 前記容器の前記下端部に液体供給部が設けられている、請求項１乃至５のいずれか記載のサイクロン捕集器。
  7. 前記容器の前記側壁に液体供給部が設けられている、請求項１乃至５のいずれか記載のサイクロン捕集器。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108061669A (zh) 2017-12-29 2018-05-22 同方威视技术股份有限公司 半挥发性、难挥发性物质采集装置
DE102020130922B3 (de) * 2020-11-23 2022-01-20 Krones Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden von Leimpartikeln aus einem Leimaerosol
CN113984467B (zh) * 2021-10-20 2024-02-09 国家烟草质量监督检验中心 一种烟草制品气溶胶捕集物的制备方法、所获得的气溶胶捕集物及其应用
CN114433366A (zh) * 2021-12-31 2022-05-06 苏州界川设计咨询有限公司 一种适合增材制造的单一结构多级旋风集尘器

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1274857B (de) * 1959-05-14 1968-08-08 Bayer Ag Fliehkraftstaubabscheider der Zyklonbauweise
DE1503601A1 (de) * 1965-02-13 1969-03-06 Siemens Elektrogeraete Gmbh Einrichtung zum Erzeugen einer Drehstroemung
DE3435214A1 (de) * 1984-09-26 1986-04-03 Hugo 4720 Beckum Schmitz Zyklon mit mehreckigem querschnitt
JPH0487203A (ja) 1990-07-30 1992-03-19 Mitsubishi Denki Shomei Kk 照明器具
JPH0453464U (ja) * 1990-09-13 1992-05-07
JPH0477096U (ja) * 1990-11-20 1992-07-06
JPH06126215A (ja) * 1992-10-15 1994-05-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 気液分離装置
GB9911336D0 (en) * 1999-05-15 1999-07-14 Graseby Dynamics Ltd Separation and collection of analyte materials
KR200331297Y1 (ko) * 2003-07-21 2003-10-24 신승각 압축공기용 수분분리기
JP4783058B2 (ja) * 2005-05-12 2011-09-28 三菱電機エンジニアリング株式会社 分離器
FR2899086B1 (fr) * 2006-04-04 2015-04-10 Gerard Curien Separateur eau air utilisable sur un aspirateur eau et poussiere
CN101269356A (zh) * 2007-03-19 2008-09-24 徐凯 内核加速式旋风分离器
DE202007009475U1 (de) * 2007-07-05 2008-11-13 Dolmar Gmbh Anordnung aus einem Luftfilter und einem Membranvergaser
CN101209193B (zh) * 2007-12-24 2011-09-28 泰怡凯电器(苏州)有限公司 多功能水过滤吸尘器
JP5819716B2 (ja) * 2011-12-01 2015-11-24 株式会社コガネイ フィルタ
CN202654884U (zh) * 2012-05-08 2013-01-09 四川聚友生态农业科技有限公司 立式旋风水膜除尘器
CN203635355U (zh) * 2014-01-13 2014-06-11 衢州市中通化工有限公司 一种生产聚四氟乙烯用旋风分离器
JP2015174013A (ja) * 2014-03-13 2015-10-05 株式会社ミスミ 回転ノズル
JP6315183B2 (ja) * 2014-03-18 2018-04-25 株式会社Ihi ガスサイクロン
JP2015217325A (ja) * 2014-05-15 2015-12-07 吉雄 網本 気液分離効率の改善されたサイクロン式気液分離器
JP2015224922A (ja) * 2014-05-27 2015-12-14 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置
JP6313123B2 (ja) 2014-05-28 2018-04-18 東京エレクトロン株式会社 測定装置及び測定方法
JP6328493B2 (ja) * 2014-05-28 2018-05-23 東京エレクトロン株式会社 測定装置及び測定方法
CN204107264U (zh) * 2014-10-09 2015-01-21 四川省林江锅炉有限公司 生物质燃料锅炉用喷淋旋风除尘器
JP2017035677A (ja) * 2015-08-14 2017-02-16 ワイエイチビー カンパニー， リミテッドＹｈｂ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． ６サイクロンダストクリーナー
CN205235738U (zh) * 2015-12-10 2016-05-18 广东石油化工学院 一种气体液膜旋风净化装置
CN205461627U (zh) * 2016-04-01 2016-08-17 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 液膜除尘装置以及利用该装置的脱硫塔除尘整流系统
CN206184615U (zh) * 2017-03-07 2017-05-24 济南嘉禾瑞丰科技开发有限公司 一种旋风分离装置

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