JPS60157036A - カスケ−ドインパクシヨン及び均等デポジシヨンによるエ−ロゾル試料採取器 - Google Patents

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】 本発明はカスケードインノ？クションと均等デポジショ
ンとによりエーロゾルの粒度分析を行なう装置に係る。

この装置は密封中空回転円筒体チャンバとこれに固定さ
れた円錐状空気導入口とを有し、前記チャンバは該導入
口からの空気が貫通する中空円筒体を数段重ねたものか
らなり、各段には複数の孔を設けた円板が具備され、こ
れらの孔は該円板と同軸の複数の同心円上に配置されて
詔り、その直径は同一円板上では互に等しいが各段の間
では次第に小さくなる。各段には更に前記穿孔円板の下
流側に配置され且つ該段の内径より小さい直径をもつ採
集ディスクも具備される。この装置は空気を下方へ垂直
に流動させるための手段と各穿孔円板をその対応採集デ
ィスクに対して回転させるための手段とをも有する。

この公知装置の機能はエーロゾルをその運動エネルギの
関数、従って慣性の関数として粒度により分離すること
を基本とする。

先行技術によるこの種の装置には計量、化学分析、放射
能又はＸ螢光の計測等々の結果の利用に必要な感度を得
るための十分な量のエーロゾルを回収することを目的と
するものがある。このような装置の一例としてはＡｎｄ
ｓｒｓｅｎ試料採取器が知られている。これは内部をエ
ーロゾルが循環する複数の中空円筒体を数段積重したも
のからなり、各段毎に較正孔を設けた固定プレートとこ
のプレートの下流に配置された採集ディスクとが具備さ
れており、粒子を慣性によって該採集ディスク上にデポ
ジットさせるという装置である。

初期には採集ディスクを固定して用いる前述タイプの装
置が使用されていた。このような装置では採集ディスク
上に得られるデポジットが穿孔プレートの孔の投影面に
ほぼ該当する極めて小さい面積を占める。この種の装置
は採取すべきエーロゾルの量を限定することになる３つ
の主要欠点を有する。第１はデポジットの厚みの増加に
伴い所定段のインバクジョン特性が変化すること、第２
はデポジットの厚みが過度に増加した場合にエーロゾル
が当該段から下方段へと流されること、第３はα放射能
の計測の場合に粒子の積重に起因して生じる自己吸収、
又は放射線送出スペクトルの質の低下である。

前記欠点を解消すべく、採集ディスクを円筒状イン、ｅ
フタの回転対称軸と合致した軸を中心に回転させる採取
法が開発された。この場合は穿孔プレートの孔の投影面
にほぼ等しい幅をもつ円の形状に粒子がデポジットする
。このような装置は前述の欠点を軽減せしめるが、完全
に解消することはできない。

本発明は簡単な手段を用いることによって前記欠点を解
消せしめるようなカスプ−１４フフ器を提供する。

本発明の装置は公知技術の如く密封中空回転円筒体チャ
ン／ことこれに固定された円錐状空気導入口とを有し、
前記チャンバが前記導入口からの空気が貫通する中空回
転円筒体を数段積重したものからなり、各段の円筒体が
複数の孔を設けた円板を備え、これらの孔が前記円板と
同軸の複数の同心円上に配置され、これら孔の直径が同
一円板上では互に等しいが膜相互間では次第に小さくな
る。

前記穿孔円板の下流には前記インノミフタチャンバの内
径より小さい直径をもつ採集ディスクが配置される。こ
の装置は更に空気を下方へ垂直に流動させるための手段
を有する他、各穿孔円板をいずれの段でも同様に対応採
集ディスクに対して回転させる手段を有する。

本発明の装置の特徴は前記ディスクの軸線が穿孔円板の
軸線に対し偏心していることにある。

この偏心の実現には様々な方法を使用し得る。

この偏心は採集ディスク上に得られる粒子のデポジット
が２つずつ並置された幅の広い環状面積を占め、その結
果実質的にディスクの全表面積に亘って前記デポジット
が均等に形成されるよう行なわれる。

本発明の主な利点は穿孔円板の軸線と同軸の同−周縁上
に配置された複数の孔を介して採集ディスク上に集めら
れるデポジットが先行技術の場合より広い環状面積を均
等に占めることにある。

同じ大きさの複数の孔からなる２つの隣合う円が互に十
分に接近していれば、これらの円に夫々対応する環状デ
ポジション面積は互に隣接することになる。その結果採
集ディスクには全面積に亘って均等な粒子デポジットが
得られる。

所定段のインバクジョン特性も最早変化することはない
。実際、デポジットの厚みがほぼ一定であるため孔とデ
ポジット位置との間の距離は一定である。そのための当
該段から下方段へのエーロゾルの流動も減少する。更に
、少しの粒子しか積重されないため粒子の自己吸収現象
Ｃ特にα放射能針側におけるα粒子の）も大幅に軽減さ
れる。

本発明の第１具体例では偏心採集ディスクを該ディスク
よシ大きい直径をもつ有歯円板に固定し、該採集ディス
クによって被覆されない前記有歯円板部分に形成された
複数の孔を介してエーロゾルを送出する。この有歯円板
は各段の円筒体の内側に形成された円形溝内に配置され
、２つのピニオンと咬合する。これらピニオンの一方は
モータによシ回転するロンドの下端に固定されており、
該ピニオンの外表面に具備された２つのツメを介して第
２にオンに回転運動を伝達する。前記ツメは第２ピニオ
ンの外側表面に形成された２つの開口と係合し、該第２
ピニオン自体は前段のロンドと同−且つ同軸のロンドの
上端に固定されている。

本発明の第２具体例では所定段に対応する各採集ディス
クがスラストボールベアリング上で軸を中心に回動する
。前記ベアリングはイン／臭りタの円筒チャンバ々と穿
孔円板とに対して同軸の容器内で移動し得、該容器は先
端がインノぐフタの円筒体内に当接して固定される複数
のアームをもつプレースによって支持される。

この具体例では各採集ディスクをその下方面の周縁にお
もシを固定することで加重し、このおもシが常に最下点
に位置するようイン／Ｑクタを傾斜させることによシデ
ィスクを偏心させる。

インパクタの円筒体をモータによって回転させると、各
段で穿孔板が偏心した固定採集ディスクに対して回転す
る。

本発明の第３具体例では各採集ディスクをインパクタ円
筒体に対して偏心したスラストボールベアリング上に配
置する。このベアリングは先端がインノクタの円筒体内
で固定された複数のアームをもつプレースによシ保持さ
れた偏平サポート上で回動する。

この具体例では各採集ディスクが正反対に位置する２つ
の先端又はその近傍に固定された磁性おもシを具備し、
インノｑクタの円筒チャンバの外側に配置された磁気コ
イルの如き手段によって生じる外側回転磁界の作用で回
転する。

以下添付図面に基づき非限定的具体例を挙げて本発明を
よシ詳細に説明する。

前述の如く本発明では第１ａ図及び第１ｂ図に示されて
いるように穿孔円板２に対して偏心した採集ディスク１
を回転させる。斜線部分３は、円板２の軸線３０と同軸
の周縁５の１つに？谷って配置されている同じ大きさの
複数の孔４を介して、第１ｂ図の如く軸線３３を中心に
回転する採集ディスクｌ上に形成されたインノｑクショ
ンによる粒子のデポジットを表わす。この部分３は偏心
距離ｅの２倍に孔４の直径を加えた値とほぼ同等の幅を
有する環状面を構成している。高さ方向の２つの周縁５
間の距離を正確に決定すれば、同一型式の周縁５上の各
孔４に対する各環状面３の並置によυディスク１の全面
に亘って均等なデポジットが得られる。

第２図は円筒状ベース６をもつ円錐状エーロゾル導入口
を備えたカスケードインパクタを示している。

前記円筒ベース６は、前記導入口からのエーロゾルが貫
通する中空回転円筒体８を数段積重して構成した密封中
空回転円筒チャンバの最上部に位置する円形ジョグルア
と係合する。

各段の円筒体はいずれも円板２を有し、これら円板には
複数の孔４が該円板と同軸の複数の同心円５上に形成さ
れている。これら孔の直径は同一円板上では互に等しい
が、膜相互間では次第に小さくなっている。各円板は環
状ノ９ツキン９を介して各段の円筒体８に密封的に固定
されている。

また、各円板の下流側には段の円筒体８の内径より小さ
〜）直径をもつ採集ディスク１が具備されてお９１粒子
はインバクジョンによシこのディスク上にデポジットす
る＠ 慣性に起因して粒子は最も重いものが第１採集デイスク
１上に落下し、残シはディスクの周シを流動して次の段
８に到達する。先行技術によれば各段で得られる粒子の
大ぎさは当該段の穴を通る噴流の速度と、採集ディスク
１及び孔４間の距離と、先行段の採集特性とに依存する
。また、インノ（フタ内で次第に小さくなる穴を通して
流量を一定に維持すると空気はインパクタの下方に近づ
く程速度を増し、そのため下方段に行く程よｐ小さい粒
子のイン／（クションが行なわれることになる。このよ
うにして最終段は効率の高いフィルタを構成し、先行段
では捕捉されなかった超微粒子を全て補集する。

浄化された空気は平らな底面をもつ円筒状ペース１７に
形成された通路１８を介して排出される。この円筒状ベ
ース１７の上部には円形ジョグル１９が具備されておシ
、最終段の下部はこのジョグルと密封的に係合する。通
路１８にはポンプ（図示せず）が配置されておシ、空気
を装置から流出させる。各段の下部には円形ノツチ２１
が設けられておシ、次の段の上部に形成された円形ジョ
グルアと係合する。これら段の組立てにはネジで締付け
るタイプの手段２４を使用する。股間の密封は環状ノ（
ツキン１６によって確保される。

本発明の第１具体例では穿孔板２の軸線に対する採集デ
ィスク１の偏心的回転を一組の歯車を用いて実施する。

各採集ディスク１はネジ２３によってよシ大きい直径を
もつ円形有歯板１０に固定され、該有歯板１０はディス
クによって被０されない上方面部分に粒子を下方段へ送
出するための開口１１を備えている。

各有歯板１０は該試料採取器の円筒体の内側に形成され
た円形溝２５内に配置され、２つのピニオン１２ａ、１
２ｂと係合する。これらピニオンは穿孔板２の軸線に対
して偏心した回転運動を前記有歯板に伝達する。モータ
１４により回転するロッド１３ａの下端に固定されたピ
ニオン１２ａは該−ニオンの外側表面に具備され且つピ
ニオン１２ｂの外側表面に形成された２つの開口１５ｂ
と係合する２つのツメ１５ａを介してその回転連動をピ
ニオン１２ｂに伝達する。該ピニオン１２ｂは次の段１
８ｂに属するロッド１３ｂの上端に固定されている。ロ
ッド１３ｂは先行段１８ａのロッド１３ａと同軸且つ同
一である。このようにして全ての採集ディスク１は穿孔
板２の軸線３０に対して偏心した同一軸線３３を中心に
同一速度で回転する。

この具体例は、段が互に独立しているため取外しが容易
であるという利点を有する。段数は用途に応じて変える
ことができる。また、採集ディスクを固定しておき、穿
孔板を回転させる場合にも同様の装置を用い得る。

第３図は採集ディスクの回転法の第２具体例を示してい
る。この場合はスラストボールベアリング２７を使用し
、この上に採集ディスク１を載置する。該ディスクはス
ラストボールベアリング２７と同心になるよう溝１′を
介して位置付けされる。

このスラストボールベアリング２７は底の平らな容器２
９内で側方に移動し得る。容器２９の内径は該スラスト
ボールベアリングの外径に所望の偏心距離の２倍を加え
た値に等しい。該容器２９は３つのアーム２８をもつプ
レースによって支持され、これらアームの先端は穿孔円
板２に当接して下方段の中空円筒体チャンバ８の壁に押
し付けられる。とれら容器２９、穿孔板２及びチャンバ
８は互に同心的に配置される。

採集ディスクｌは下方面の周縁におもＪ２６を固定する
ことによって加重し、チャ７２８０円筒体をやや傾斜さ
せることによりこのおもり２６が最下点に維持されるよ
う配置する。その結果穿孔プレート２とディスクとの間
に所望の偏心が得られる。この場合はモータ等任意の公
知手段によりインパクタの円筒体を回転させる。この第
２具体例は構造がよシ簡単であるが、イン／ｅクタのボ
ディ全体を回転させることを前提とする。このボディの
回転軸は垂直軸に対し傾斜することになる。

第４図は前記第２具体例の変形例を示している。

スラストボールベアリング２７は前述の如く３つのアー
ム２８をもつプレースに支持された平偏状円筒形サポー
ト３４に形成された溝３４′内で回動する。溝３４′は
スラストボールベアリング２７０回転軸３３が、従って
採集ディスクｌがインノミフタ全体の対称軸３０に対し
て偏心するよう形成する。採集ディスク１は予め磁性お
もり３１を２つの対向端に固定して磁化しておき、外側
の回転磁界の作用で回転させる。この磁界は例えば円筒
チャンバ８の外側に配置した磁気コイル３２などで発生
させる。

この第３具体例も第１具体例よシ簡単な構造を有するが
、磁性エーロゾルの採取には不向きである。また、この
場合はアルミニウム合金Ａｎｄｅｒｇｅｎコンパクタの
如く、イン／Ｑクタの他の構成部材が非磁性であること
を前提とする。

第２及び第３具体例は前述の手段を加える以外は何も変
えずに前記タイプの全てのカスケードインバクジョン装
置に使用し得、本発明によシ実現可能な均等デポジショ
ンを必要としない一般的用途にはインパクタをそのまま
の形で使用し得るため、第１具体例よシ好ましい。

別の具体例としてインパクタ内での空気の流れを利用し
て周縁にブレードを備えた偏心ディスクを回転させる方
法もある。

採集ディスク上に粒子を均等にデポジットせしめるこれ
ら種々の具体例とこれらディスクとは、カスケード形イ
ンパクタの公知用途、例えばα計数もしくはαスペクト
ロメータによる分析のための放射性ニー算ゾルの粒度試
験（ＰｕＱ２＋塵埃）、重量測定、顕微鏡、Ｘ螢光等に
よる分析もしくは化学的分析を行なうためのエーロゾル
及び濃度の極めて高い燃焼エーロゾルの粒度試験にも使
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は穿孔板に対する採集ディスクの偏心と採集デ
ィスク上でのデポジットの分布を示す平面図、第１ｂ図
は採集ディスクの前記偏心を示す断面図、第２図は採集
ディスクを回転させる歯車システムを用いる第１具体例
の断面図及び斜視図による説明図、第３図は下方面周縁
におもりを固定して加重した採集ディスクをスラストボ
ールベアリング上に載置する第２具体例の断面図及び斜
視図による説明図、第４図は採集ディスクの２−）の対
向端に磁性おも夛を固定し且つインパクタの外側に磁気
コイルを具備する第３具体例の説明図である。 １・・・採集ディスク、２・・・穿孔円板、３・・・粒
子デポジット、　８・・・円筒体、１０・・・有歯円板
、　１２ａ、１２ｂ・・・ピニオン、１５ａ・・・　ツ
メ、　２６・・・おもシ、２７・・・スラストボールベ
アリング、３１・・・磁性おもり、３２・・・磁気コイ
ル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）カスケードインバクジョン及び均等デポジション
   によるエーロゾル試料採取器タイプの装置であり、円錐
   状空気導入口とこれに固定された密封中空回転円筒チャ
   ンバとを有し、該チャンバは前記導入口からの空気が貫
   通する中空回転円筒体状の段を複数個積重したもので構
   成され、各段は複数の孔を設けた円板を有し、これらの
   孔は該円板と同軸の複数の同心円上に配置されており、
   その直径は同一円板上では互に等しいが各膜相互間では
   次第に小さくなり、各段は前記穿孔円板の下流側に採集
   ディスクをも有し、該ディスクの直径は前記インノＱク
   タチャンパの内径より小さく、該装置は更に空気を下方
   へ垂直に流動させる手段と各穿孔円板を対応採集ディス
   クに対して回転させる手段とをも具備し、各段でディス
   クの軸が穿孔円板の軸に対し偏心状に配置される装置。 （２）偏心した採集ディスクが該ディスクより大きい直
   径をもつ有歯円板に固定され、エーロゾルが採集ディス
   クによって被覆されない前記有歯円板部分に形成された
   複数の孔を介して送出され、該有歯円板がインパクタの
   段の円筒体の内側に形成された円形溝内に配置されて２
   つのピニオンと咬合い、第１ピニオンはモータにより回
   転するロンドの下端に、第２ピニオンは次段に属するロ
   ンドの上端に固定されており、これらロンドは互に同軸
   で全く同じものであり、第１ピニオンの外側表面に具備
   された２つのツメが第２ピニオンの外側表面に形成され
   た２つの開口と係合し、それによって第１ピニオンの口
   ラドの回転が第２ピニオンに伝達される特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 （３）各採集ディスクがスラストボールベアリング上に
   載置され、該ベアリングが複数のアームをもつプレース
   によって支持される容器内で運動し、前記プレースのア
   ームの先端がインパクタの円筒体内で固定される特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 （４ン　各採集ディスクが下方面の周縁に固定されたお
   もりによって加重される特許請求の範囲第３項に記載の
   装置。 （５）各採集ディスクがインパクタの傾斜と回転とによ
   って偏心する特許請求の範囲第４項に記載の装置。 （６）各採集ディスクが偏心したスラストボールベアリ
   ング上に載置され、該ベアリングが複数のアームをもつ
   プレースにより保持されるサポート上で回動し、前記ア
   ームの先端がイン、ｅフタの円筒体内で固定される特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。 （７）　各採集ディスクが正反対に対向する２つの先端
   又はその近傍に磁性おもりを具備し、イン／Ｑクタの円
   筒体の外側に配置された磁気コイルにより発生する回転
   磁界の作用によって軸を中心に回転する特許請求の範囲
   第６項に記載の装置。