JPH04158214A

JPH04158214A - 試料流体の検出器及びそれを用いた試料流体の測定、分析方法及び装置

Info

Publication number: JPH04158214A
Application number: JP28341090A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kuroda; 正幸黒田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1992-06-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、試料流体の検出器及びそれを用いた試料流体
の測定、分析方法及び装置に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、一端を密閉し、他端を開放した円筒に、その
一端から順次、全圧室、静圧室、試料流体回収室を形成
し、それぞれの室に、前記円筒の側面から貫通する穴を
設け、前記全圧室と前記静圧室との間に、及び前記静圧
室と前記試料流体回収室との間に、それぞれ機械−電気
変換素子を設けて、被測定室内の塵埃の個数濃度ばかり
ではなく、流速、流量検出と圧力検出も同時に行うこと
ができる試料流体の測定、分析装置である。

〔従来の技術〕

成る環境条件下における試料流体は、その流体に含まれ
る汚染物質の種類が問題とされ、その種類には浮遊微粒
子、ガス状物質、浮遊微生物等がある。金属を腐食させ
る亜硫酸ガスはガス状物質であり、繁殖する恐れがある
カビは浮遊微生物であるが、本発明が対象とするものは
、浮遊微粒子（ｍ埃、煙、ミスト等）である。

従来、この浮遊微粒子を含む試料流体の回収し、測定、
分析を対象とした技術としては、次のようなものがある
。

ハードディスクドライブ（以下ＨＤＤと記す）の組立、
調整時はクリーン度が要求され、ＨＤＤ用のへラドディ
スクアッセンブリ（以下ＨＤＡと記す）を組み立てる時
は、クリーン度はクラス１００００　（１ｆ　ｔ’中に
直径０．５μｍの微粒子が１００００個以下）が、また
ハードディスクをエンクロージャの内部に装着する場合
はクラス１００が要求され、当然、クリーンルーム、ク
リーンベンチで作業を行わう必要がある。勿論、ＨＤＡ
用のエンクロージャ内も高いクリーン度が要求される。

このクリーン度を調べるために、一般には、パーティク
ルカウンタを使用して、試料流体から塵埃の個数濃度、
粒度分布濃度等を測定している。

第６図は、ＨＤＡ１００内の塵埃の個数濃度、粒度分布
濃度の測定を説明するための略図であるが、フライング
ヘッドを実装し、スピンドルモータへ通電してハードデ
ィスクを回転させた状態で、ＨＤＡ１００内の塵埃の発
生状態をチエツクする。

エンクロージャ１０１の適当な箇所に設けられた穴１０
２からパーティクルカウンタのノズルを挿入して、０．
３μｍ以上の塵埃の数を一定時間カウントする。何か異
常があった場合は、塵埃が大量に発生する。この工程を
パスしたＨＤＡｌｏｏは、パーティクルカウンタ用穴１
０２を蓋１０３で塞いで完成となる。

しかし、この従来技術による測定方法では、塵埃の個数
濃度とか塵埃の粒度分布、個数は判るが、ＨＤＡ内の環
境条件、即ち、圧力、流速、流量を測定することができ
ない。

最新の技術では、超高密度記録を行うために、書き込み
のフライングヘッドの記録メディアに対するフライング
ハイドは０．３５〜０．１μｍを保つように工夫されて
おり、このようなＨＤＤでは極小の塵埃でも記録メディ
アに付着すると、ドロップアウトの原因になる。また、
デスク型パーソナルコンピュータは静止した状態で使用
されるため、ＨＤＡ内の塵埃を含んだ淀んだ空気は大体
一定の場所に留まっているが、ノート型パーソナルコン
ピュータは手軽に持ち運びができるため、塵埃を含んだ
空気は、そのコンピュータが持ち運ばれる毎に、ＨＤＡ
内で移動することが多く、−定の場所に留まっていない
。従って、塵埃が記録メディアに付着する機会が多く、
ドロップアウトが発生する率が多くなる。

それ故、このＨＤＡ内の空気のクリーン度を格段に上げ
る必要がある。このＨＤＡ内のクリーン度を上げるには
、そのＨＤＡ内にあるフィルターが充分に働いている必
要がある。このフィルターが不良品であったり、使用し
ているうちに何等かの原因で目詰まりを起こしたり、或
いはＨＤＡ内における配置場所が不適当であったり等す
ると、そのＨＤＡ内の空気が淀み、浄化され難くなる。

従って、極わずかな変化ではあるが、そのＨＤＡの浮遊
塵埃を含む空気の圧力、流速、流量を計ることができれ
ば、ＨＤＡ内のフィルターが良好に機能しているか否か
が判る。

〔解決しようとする課題〕

本発明は、従来どおりの試料流体の塵埃個数濃度及び粒
度分布濃度の測定、分析数のみならず、前述の圧力、流
速、流量を測定、分析でき、しかもそれらの作業が同時
にできる装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

それ故、本発明は、一端を密閉し、他端を開放した円筒
に、その一端から順次、全圧室、静圧室、試料流体回収
室を形成し、それぞれの室に、前記円筒の側面から貫通
する穴を設け、前記全圧室と前記静圧室との間に、及び
前記静圧室と前記試料流体回収室との間に、それぞれ機
械−電気変換素子を設けて、それぞれの穴から各室に入
ってくる試料流体の圧力、流速、流量を機械−電気変換
素子により同時に電気的に検出できるように構成し、且
つ従来どおりの試料流体に含まれている浮遊塵埃の個数
濃度及び粒度分布濃度をも測定できるように構成してい
る。

〔作　用〕

前述のように、各室間にそれぞれ機械−電気変換素子を
設けて、それぞれの穴から各室に入ってくる試料流体の
圧力、流速、流量を機械−電気変換素子により同時に電
気的に検出でき、且つ従来どおりの試料流体に含まれて
いる浮遊塵埃の個数濃度及び粒度分布濃度をも測定でき
る。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の試料流体の検出器及びそれ
を用いた試料流体の測定、分析方法及び装置を説明する
。

第１図は本発明の試料流体の検出器の実施例であり、同
図Ａは正面図、同図Ｂは平面断面図を示す。

１は全体として本発明の検出器を示す。２は円筒で、検
出器２の本体をなす。この円筒２の内部は全圧室３、静
圧室４及び試料流体回収室５から成っている。円筒２の
内部には環状の段部６と環状の突起部７とが設けられて
いる。円筒２の一端部は密閉Ｍ８が嵌め込まれ、これを
接着固定する。

段部６及び突起部７には、それぞれ第１機械−電気変換
素子９及び第２機械−電気変換素子１０が接着固定され
ている。本実施例では、それぞれの機械−電気変換素子
としてバイモルフを用いた。

前記全圧室３は密閉蓋８と第１機械−電気変換素子９と
で区切られ、前記静圧室４は第１機械−電気変換素子９
と第２機械−電気変換素子１０とで区切られ、そして前
記試料流体回収室５は前記第２機械−電気変換素子１０
から円筒２の他端に当たる開放端までの空間から成って
いる。

また、円筒２の側面より、全圧室３には全圧穴１１が、
静圧室４には静圧穴１２及び１３が、そして試料流体回
収室５には試料流体吸入穴１４がそれぞれ貫通して開け
られている。全圧穴１１と試料流体吸入穴１４とは、第
１図Ｂに示したように、円筒２の軸に平行な同一位置に
設けられており、これに対して静圧穴１２及び１３は、
第１図Ａに示したように、円筒２に中心と全圧穴１１を
結ぶ線を基準にして対称的に角θだけずらした位置にそ
れぞれ貫通して開けられている。角θは４５°が最も望
ましい角度である。

全圧穴１１及び試料流体吸入穴１４が開けられた円筒２
の側面と正反対の円筒２の側面の長手方向にリード線通
し溝２９が、そして第２機械−電気変換素子１０を接着
固定した突起部７の直上の円筒側面に貫通したリード線
通し穴１５を設ける。

第１機械−電気変換素子９のリード線１６及び１７はリ
ード線通し溝２９内に沿って下方端まで埋設して導出す
る。第２機械−電気変換素子１０のリード線１８及び１
９も、リード線通し穴１５から引き出された後、同じよ
うにリード線通し溝２９内に沿って下方端まで埋設して
導出する。図ではリード線１８．１９は分かりやす（す
るためにリード線通し溝２９からはみ出した状態で図示
したが、実際にはリード線通し溝２９に充分埋設される
ように設計されている。

前述のように各リード線１６〜１９を導出した後、リー
ド線通し溝２９及びリード線通し穴１５を、例えばエポ
キシ樹脂系の接着剤で完全に封じし、全圧室３及び静圧
室４を気密にする。

第２図は試料流体の分析装置のブロックダイアグラムで
あって、２０は検出器支持接続管である。

２１はセンサ一部２１で、検出器支持接続管２０に接続
された検出器１を通じて入ってきた一定量の試料流体に
光を当て、この試料流体に含まれている浮遊塵埃の個数
濃度及び粒度分布濃度を計るパーティクルカウンタであ
る。２２はプレフィルタ−２２で、採取した試料流体中
の浮遊塵埃を除去する作用をする。２３は真空ポンプで
、一定量の試料流体を吸引する。２４はＨＥＰＡフィル
ターで、更に細かい塵埃を除去する役目をする。

２５はコントローラで、センサ一部２１で試料流体が一
定量吸引されるようにフィードバックを掛ける装置であ
る。２６は開閉バルブである。コントローラ２５で余分
になった試料流体は最終段フィルター２７で更に塵埃が
除去され、アウトプット２８からクリーンな空気として
排出される。

次に、本発明の試料流体の測定、分析装置の動作を説明
する。

再び第１図に戻って、上流の流れを３０、下流の流れを
３１、円筒２の表面周りの流れを３２とする。検出器１
の向きは、上流の流れ３０に沿った主流方向に、円筒２
に開けた全圧穴１１及び試料流体吸入穴１４が直面する
ように配置する。

ここで円筒２の円周における表面圧力分布特性を圧力係
数Ｃｐと円周角θの関係で、その実測値を第３図に示し
た。

ここでＰθ−ＰｓＣｐ＝％ρｖ２ＣＰ：　圧力係数 ρ　：　気体密度Ｖ　：　気体の流速Ｐθ：　円筒角θに於ける表面圧力ＰＳ：　気体の静圧第３図の実測値より明らかなように、圧力係数Ｃｐ＝０
となる点は、円筒２の表面の回転角が４５°の所である
ので、これらの位置に静圧穴１２及び１３を設定した。

また、全圧は圧力係数Ｃｐ＝１．０の点であるから、全
圧穴１１及び試料流体吸入穴１４は、第１図に図示した
ように、上流の流れ３０に沿った主流に直面する位置に
設定すればよいことになる。

第４図は本発明の検出器１をＨＤＡのエンクロジヤ１０
１内に穴１０２を通じて挿入した所を図示した。挿入の
深さは、試料流体吸入穴１４がエンクロージャ１０１の
内部に留まる状態に保持する。

例えば、ハードディスクを回転させることにより、ハー
ドディスクで誘起されたエンクロージャ１０１内の流体
（ここでは気体）の速度は、前記の式でＰθとＰｓが判
れば、■を算出することができる。即ち、全圧穴１１か
ら流入した試料流体は全圧室３で圧力Ｐθを生ぜしめ、
静圧穴１２及び１３から流入した試料流体は、静圧室４
で圧力Ｐｓを生せしめる。従って、全圧室３の圧力Ｐθ
と静圧室４の圧力Ｐｓとの差圧から、その環境条件下の
実流速Ｖが判る。この差圧により第１機械−電気変換素
子９が変形し、その変形量に応じた電圧が発生するので
、それをリード線１８．１９から検出電圧として取り出
して流速計３３で表示する。

また、真空ポンプ２３を作動させると、試料流体が試料
流体吸入穴１４から試料流体回収室５に流入し、静圧室
４と試料流体回収室５との差圧により、同様に第２機械
−電気変換素子１０が変形し、その変形量に応じた電圧
が発生するので、それをリード線１６．１７から検出電
圧として取り出して流量計３４で表示する。従って、こ
の表示量により試料流体の回収流量を測定することがで
きる。所定の流量を吸引すると、流量計３４の出力３５
で真空ポンプ２３の吸引を止める。

そしてまた、同時に試料流体吸入穴１４から吸い込んだ
試料流体は、センサ一部２１で従来通りリバーティクル
カウンタにより個数濃度、粒度分布濃度を測定でき、例
えば、クラス１００のクリーン度を満足しているか否か
の判別も簡単に判る。

第５図はＨＤＡ内の試料流体の圧力分布を測定する時の
説明図である。本発明の検出器１をＨＤＡのエンクロジ
ヤ１０１内に穴１０２を通じて挿入した所を図示してい
る所は第４図と同様であるが、検出器１の挿入の深さは
、試料流体吸入穴１４がエンクロージャ１０１の外部に
留まる状態に保持する。この状態でハードディスクを回
転させると、エンクロージャ１０１内の試料流体の圧力
分布がフィルターの集塵効率によって異なって（る。こ
の圧力分布を本発明の検出器１で測定しようとするもの
である。

静圧穴１２及び１３からは試料流体が静圧室４に入り、
試料流体吸入穴１４からは大気の流れ３７が試料流体回
収室５に入る。静圧室４と試料流体回収室５との圧力差
で第２機械−電気変換素子１０が変形し、その変形量に
応じた検出電圧がリード線１８．１９に生ずる。これを
圧力計３６で測定することによりＨＤＡ内の圧力分布が
判る。

尚、この場合は真空ポンプは作動させない。

以上、ＨＤＡを例にして説明してきたが、本発明装置は
空調等のダクト内部の流体の測定、分析に、また地球環
境の大気汚染の測定、分析にも使用できることは容易に
理解できよう。

〔発明の効果］以上のように、本発明装置は従来通りの浮遊塵埃の個数
濃度及び粒度分布濃度を測定、分析できるばかりではな
く、試料流体の流速分布、圧力分布も同時に測定、分析
できるので、作業能率が向上することは無給のこと、前
述の測定、分析結果により、例えば、ＨＤＡ内のフィル
タの集塵効率が判るので、ＨＤＡの試作時にはフィルタ
をどの場所に配置するのが最も得策かが検討でき、また
出荷時や使用中にトラブルが発生した時にはフィルタが
正常に作動しているか否かを検査することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の試料流体の検出器の実施例で同図Ａは
正面図、同図Ｂは平面断面図、第２図は試料流体の分析
装置のブロックダイアグラム、第３図は円筒２の表面の
円筒角に対する圧力係数の実測値のグラフ、第４図は試
料流体の速度及び流量の測定方法の説明図、第５図は試
料流体の圧力分析の測定方法の説明図そして第６図は従
来のＨＤＤ内の浮遊塵埃の測定方法を説明するための略
図である。（符号の説明）１・・・検出器２・・・円筒３・・・全圧室４・・・静圧室５・・・試料流体回収室６・・・段部７・・・突起部８・・・密閉蓋９・・・第１機械−電気変換素子１０・・・第２Ｖｓ械−電気変換素子１１−・・全圧穴１２．１３・・・静圧穴１４・・・試料流体吸入穴１５・・・リード線通し穴１６．１７．１８．１９−・・リード線２０−・・検出
器支持接続管２１・・・センサ一部２２・・・プレフィルタ− ２３−・・真空ポンプ２４・・・ＨＥＰＡフィルター２５−・・フローコントローラ２６−・・開閉バルブ２７−・・最終段フィルター２８・・・アウトプット２９−・・リード線通し溝３０−・・上流の流れ３１−・・下流の流れＡ正面図Ｂ平面ＩｆＴ面図第１図　本光明の爪料胤体の検温器の突犯竹１］グイア
ゲラム圧力４糸ｖ１．ｃｐの実測値のグラフ　　。

Claims

【特許請求の範囲】１、一端を密閉し、他端を開放した円筒に、該一端から
順次、全圧室、静圧室、試料流体回収室を形成し、前記
各室に、前記円筒の側面から前記各室に貫通する穴を設
け、前記全圧室と前記静圧室との間に、及び前記静圧室
と前記試料流体回収室との間に、それぞれ機械−電気変
換素子を設けたことを特徴とするする試料流体の検出器
。２、前記静圧穴を圧力係数が零またはその近傍に設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の試料流
体の検出器。３、特許請求の範囲第１項に記載の検出器の試料流体吸
入穴を、試料流体が収容されているエンクロージャ内に
充分に挿入して、前記第１機械−電気変換素子により試
料流体の流量を、そして前記第２機械−電気変換素子に
より試料流体の流速を測定、分析することを特徴とする
試料流体の測定、分析方法。４、特許請求の範囲第１項に記載の検出器の試料流体吸
入穴のみを、試料流体が収容されているエンクロージャ
外に留めて挿入し、前記第２機械−電気変換素子により
エンクロージャの内外の圧力差を電気信号として取り出
し、圧力分布を測定、分析することを特徴とする試料流
体の測定、分析方法。５、特許請求の範囲第３項において、第１機械−電気変
換素子で測定した試料流体の流量が一定量に達した時、
該第１機械−電気変換素子の出力で真空ポンプを停止す
るように構成してことを特徴とする試料流体の測定、分
析装置。