JPS6138415B2

JPS6138415B2 -

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Publication number: JPS6138415B2
Application number: JP15337878A
Authority: JP
Inventors: Senichi Masuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1986-08-29
Also published as: JPS5578271A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、粉体又はエアロゾルの粒子に電荷を
与え、これを測定することにより、その量・ガス
中での濃度・粒度分布等を迅速かつ正確に測定す
る所の粒子測定器に関するものである。

従来コロナ放電を利用してガス中に分散せる粒
子に電荷を与え、次いでこの電荷を適当な方法に
より測定して粒子濃度、ないし粒径分布を測定す
る装置はそれ自体公知である。この場合、理論的
には粒径が２〔μｍ〕以上の粒子ではその獲得電
荷Ｑは粒径ｄの２乗と電界強度Ｅに比例し、0.2
〔μｍ〕以下の粒子ではＱはｄの１乗に比例する
と共に、Ｅには無関係となることから、粒子を適
当な方法で電気的に分別の上Ｑを測定すれば粒径
分布が得られ、単位容積のガス中に含まれる全粒
子の電荷量の和を測定すれば粒子濃度が測定でき
る筈である。しかしこの原理のもとづく測定は、
従来、直流コロナ放電を用いて試みられた結果、
電界が場所的に一様でなく、それによる大きな誤
差を生ずる上、荷電された粒子の大部分が電界の
作用で放電極に対向する対向電極に駆動され沈着
して失われることから、電界による移動速度の著
るしく遅い0.1〔μｍ〕以下の粒径の粒子測定を
除いては実用化されて居らない。

これに対して本発明者は別発明「電気式微粒子
測定装置」（特開昭50−51791号公報）に於て、通
常の直流コロナ放電で粒子の荷電を行なう代わり
に平等な交番電界中で単極性イオンを供給の上、
これを粒子に左右から交互に射突せしめて荷電を
行なう所謂「ボクサーチヤージヤー」なる荷電方
式を粒子荷電に採用する事によつて解決する事を
提案した。この場合粒子は荷電の後交番電界中で
小さい振幅をもつて振動するのみであり、直流電
界により電極へ駆動されてここに付着し失われる
のが完全に防止できる。該発明におけるボクサー
チヤージヤーとして本発明者は被測定粒子を浮遊
させたガス流を挟むごとくに、一定の間隔をもつ
て金網、金属板等、曲率半径のおおきな対向電極
の対を互いに絶縁のうえ対向配設し、該対向電極
の双方もしくは少なくとも一方の近傍に、これよ
り絶縁して曲率半径の小さなコロナ放電電極を設
け、該対向電極対の間に交流電圧を印加してその
あいだの荷電空間に平等な交番電界を形成し、こ
の交流電圧に同期して該コロナ放電電極とその近
傍対向電極間に、該近傍対向電極が所定の極性を
取る時にのみ、その極性の脈流電圧を印加して、
常にこの極性の単極性イオンを荷電空間へ放出の
上、左右に交番走行せしめ、上記のごとく被測定
粒子に左右から交互に射突せしめると言う方式を
提案した。

しかし乍ら、この方式のボクサーチヤージヤー
では(1)時間とともに対向電極上に僅かずつ粒子が
付着堆積する事は避けられなので、上記コロナ放
電電極とその近傍対向電極との間の有効距離が次
第に狭くなつて、遂に両電極間に火花を発生する
様になり、長時間の連続測定が不可能であり、(2)
この場合更に粒子が可燃性であれば、これが着火
する恐れがある、(3)また粒子の電気抵抗が高過ぎ
ると、対向電極上に付着堆積した粒子層上に単極
性イオンが飛来蓄積して粒子層の表面電位が上昇
し、遂に粒子層が絶縁破壊を起こし、ここから逆
極性のイオンを荷電空間へ放出するに至り（これ
を逆コロナ現象という）、粒子電荷量が理論値か
ら大幅に低下して測定不能となる、等々の問題を
生じ、その実用化におおきな困難があつたのであ
る。

本発明の目的は上記ボクサーチヤージヤーを用
いた電気式粒子測定装置における上述の難点を克
服して、すべての粒子にその粒径により理論的に
定まる値の電荷を与えつつ、粒子の全量を電荷の
損失なく測定部に導入し、粒子の量、濃度、粒径
分布等を迅速、正確、且つ連続的に測定する事を
可能ならしめる所の粒子測定器を提供するにあ
る。

しかして本発明は上記の目的を、ボクサーチヤ
ージヤーとして本発明者が別発明「粒子荷電装
置」（特願昭52−106400号；特開54−40369号公
報；昭和61年審判第798号）に提案した所の、一
対の誘電体層の各々の表面上に互いに平行かつ近
接の複数個の高周波沿面コロナ放電を行なうため
の放電極群（放電極集合体ともいう）をもうけ、
また該誘電体層の各々の裏面上に上記高周波沿面
コロナ放電を誘起せしめる為の面状の励起電極
（誘導電極ともいう）をもうけ、該一対の誘電体
層を粒子の荷電を行なう荷電空間を挟んで夫々の
該放電極群が向き合う様に互いに平行に且つ相互
に絶縁のうえ対向配設し、荷電空間を隔てて向き
あつた該放電極群同志の間に少なくとも50Hz以上
の周波数の交流主電圧を印加して該荷電空間に交
番主電界を形成し、かつ夫々の該放電極群が交互
に該交流主電圧の特定極性を取る時にのみ此れと
その裏面の該誘導電極の間に上記交流主電圧の周
波数の少なくとも２倍以上の周波数を有する高周
波交流励起電圧を印加して当該放電極群よりその
誘電体層表面に沿つて高周波の沿面コロナ放電を
発生せしめ、これによつて生じた豊富な正・負イ
オンを含む放電プラズマ（以下プラズマ・イオン
源と略称する）より上記特定極性の単極性イオン
を荷電空間に向かつて放出せしめ、かくして該交
流主電圧の極性が反転する半周期毎に互いに荷電
空間をへだてて向き合つた該放電極群から交互に
上記単極性イオンを相手に向かつて放出する事に
より荷電空間内を交番走行せしめて、被荷電粒子
に交互に左右両方向から射突せしめる所の「高周
波沿面放電型ボクサーチヤージヤー」を用いる事
によつて達成する。以下まずこの高周波沿面放電
型ボクサーチヤージヤーの基本構成を第１図の本
発明実施例の上半部分に例をとつて説明する。同
図において一定の間隙をへだてて平行に配設せ
る、少くとも一対の誘電体層１，２，３の互に向
き合う面上に露出してそれぞれ一定の間隔をへだ
てて線状・ストリツプ状その他適当な形状、第１
図の例ではストリツプ状のコロナ放電を行う放電
極群４，５，６……，４′，５′，６′，……，
４″，５″，６″，……，４，５，６，……
を平行に接着すると共に、これをそれぞれ共通の
導線７，８，９に接続し、かつ該誘電体層１，３
の裏面に電界を誘起して該放電極に交流沿面コロ
ナ放電を励起するための励起電極１０，１１を接
着の上これを共通導線１２により接地する。次
に、矩形波、正弦波等の交流電圧を発生する交流
主電源１３（電圧源１４、昇圧変圧器１５を含
む）の出力端子を図の如く該放電極群および励起
電極群に接続して、その出力電圧による交番電界
を該電体層１，２，３，の間の荷電空間１６，１
７に形成せしめ、相対向する一方の誘電体層、例
えば１，３，の表面の放電極群が他方の誘電体層
２の放電極群に対して特定の極性、例えば負極性
となつた半周期間の間だけに、該誘電体層１，
３，の放電極群４，５，６，……および４，５
，６，……とその裏面の励起電極群１０，１
１との間にそれぞれ該交番主電圧の周波数の少な
くとも２倍以上の周波数を有する交番励起電圧を
導線１８から働作信号により働作する所の交流励
起電源１９（電圧源２０、昇圧変圧器２１を含
む）より図の如く印加して、該放電極群より該励
起電極に向つて該誘電体層１，３，を介しての交
流沿面コロナ放電を発生せしめ、これにより生成
せるプラズマ・イオン源より該主電界の作用で該
特定極性、例えば負極性イオンを該荷電空間１
６，１７に放出してここに導入せる被荷電粒子に
射突荷電せしめ、次に主電界の極性が反転した次
の半周期間には相対向するいま一つの側の誘電体
層２の両面の放電極群４′，５′，６′，……と
４″，５″，６″，……との間のみに導線２２から
の働作信号により働作する所のいま一つの交流励
起電源２３（電圧源２４、昇圧変圧器２４を含
む）より図示の接続を介して上記の如き交番励起
電圧を印加して該放電極群４′，５′，６′，……
と４″，５″，６″，との間に該誘電体層２を介し
てコロナ沿面放電を発生してプラズマを形成せし
め、上と同一極性、すなわち例えば負極性イオン
を該荷電空間１６，１７内に前の反対方向に放出
せしめて、該被荷電粒子に上記と反対側から射突
荷電せしめ、以下この働作をくり返して荷電空間
内１６，１７で交番電界を形成すると共に、特定
極性（本例では負）の単極性イオンを左右交互に
走行せしめて荷電する。この様にして、交流沿面
コロナ放電によるプラズマ・イオン源を用いてい
わゆる両方向単極性の荷電方式を行う荷電装置が
「高周波沿面放電型ボクサー・チヤージヤー」で
ある。

すなわち本発明による新規の粒子測定器は、被
測定粒子を導入するための導入口と、これに接続
された本体函体と、該本体函体内に配設された所
の被測定粒子の荷電を行うための上記高周波沿面
放電型ボクサーチヤージヤーより成る粒子荷電部
およびその電源と、その下流の該本体函体内に配
設された所の粒子電荷量の測定を行うための粒子
電荷測定部を有し、該入口から該本体函体内に導
入せる被測定粒子をして、まず該高周波沿面放電
型ボクサー・チヤージヤーの荷電部を通過せしめ
て荷電ののち、その電荷量を該粒子電荷測定部で
測定することを特徴とする。

該粒子電荷測定部は、粒子群の全体としての全
電荷量ないし個々の電荷量を測定しうる測定装置
であれば何を用いても良い。

上記の特徴の結果して本発明による新規の粒子
測定器にあつては、(1)荷電空間の電界が実質的に
一様な平等交番電界となるため、粒子はその電界
の波高値と粒径で定まる理論電荷量に正確に荷電
される、(2)強力な電荷を粒子が得ても、粒子は荷
電空間内では交番電界でわずかな振巾をもつて振
動するのみで、電極に附着することなくその全量
が粒子電荷測定部に導入される。(3)抵抗の高い粒
子でも両面からのイオン射突により完全、かつ迅
速に飽和値迄荷電される。等のボクサーチヤージ
ヤーを粒子の荷電に用いる時に得られる一般的作
用効果に加えて、更に(4)該放電極群と励起電極間
に誘導体層が介在するので火花の発生が皆無であ
る、(5)高周波沿面コロナ放電は火花放電よりもエ
ネルギーが格段に小さく、粒子が可燃性であつて
も着火する恐れがない、(6)さらに高周波沿面コロ
ナ放電により隣合う放電極間の誘電体表面に付着
する粒子が除去され、粒子損失が大幅に減る、(7)
放電極上に粒子が層状に付着し、その上に単極性
イオンの飛来による電荷蓄積を生じても、半周期
毎に該放電極から生ずる沿面コロナ放電によるプ
ラズマ・イオン源から供給される逆極性イオンが
この蓄積電荷を直ちに中和し、したがつて粒子層
の表面電位の過大な上昇によるその絶縁破壊、こ
れによる逆コロナ現象の発生、粒子電荷の低下等
が生じない、等々高周波沿面放電型ボクサーチヤ
ージヤー固有の作用効果が加わり、(7)それらの総
合効果によつてとして上述の欠点はすべて克服さ
れ、粒子の濃度や粒径分布等が極めて正確に測定
できるというすぐれた作用効果が達成される。

以下に本発明による所の新規の粒子測定器の構
造及び特徴を実施例および図面により、より詳細
に説明する。

第１図は本発明の一実施例の本体縦断面図およ
び附属装置の一式を示す図である。図において２
６は粒子導入口、２７は本体函体で、相互に脱着
可能な絶縁物より成る上部函体２８と、導体より
成り接地せる下部函体２９が気密に接合され、３
０はすでに述べた高周波沿面放電型ボクサー・チ
ヤージヤー（以下、単にボクサー・チヤージヤー
と略称する）より成る荷電部、３１は粒子電荷測
定部、３２は該ボクサー・チヤージヤーの電源で
ある。本実施例の粒子電荷測定部３１は、吸引フ
アラデーケージから成る。すなわち絶縁物３３，
３４に支持固定された金属製の多数の孔３５を有
する有底円筒状のホルダー３６が導体より成る下
部函体２９の内部に、これと同心にかつこれより
絶縁されて配設されており、その内部にこれと密
接する有底円筒状フイルター３７を支持してい
る。３８は該ホルダーに接触する金属接触子で、
気密の絶縁用ブツシング３９に支持されてケーブ
ル４０を介して電位計又は電流計４１に接続され
ている。４２は該下部函体２９の底部に上流側開
口端４３を有するパイプで、ガス流量計４４、ポ
ンプ４５を介して外気に開口している。いまポン
プ４５を運転すると粒子群を含むガスが導入口２
６より矢印４６の方向に本装置内に進入し、該ボ
クサー・チヤージヤー３０内の荷電空間１６，１
７を通過し、その間に粒子群は上に述べたボクサ
ーチヤージヤー個有の荷電作用により理論電荷量
まで完全に荷電され、次いで矢印４７の方向に進
行して該粒子電荷測定部のフイルター３７内に進
入し、ここに過保持される。一方ガスはフイル
ター３７、ホルダー３６の孔３５をへて該ホルダ
ー３６と該函体２９の間の間隙４８に入り、更に
該開口端４３よりパイプ４２、ガス流量計４４、
ポンプ４５を介して外気に放出される。その間
に、上記ボクサー・チヤージヤーで荷電された粒
子の全電荷Ｑは、これに比例する電位、あるいは
電流として計器４１により測定指示される。した
がつていま流量計の指示値Ｖを読めば、Ｑ／Ｖの
値から、これに比例する含塵濃度値ω〔ｇ／m³〕
を正確に測定することができる。

第２図は本発明のいま一つの実施例の縦断面図
と附属器機を示す図で、本例では粒子荷電部３０
において荷電せる粒子を直流平等電界を用いて粒
子径の分別を行う粒子分別部４９に導き、これを
通過せる帯電粒子のみを第１図と同じ粒子電荷測
定部３１に導いて、その電荷の全量を測定する様
になつている。但し、本例の粒子荷電部３０を形
成するボクサー・チヤージヤーは図示の如く第１
図の例における一つのガス通路１６のみから成
り、したがつて誘導体層２のストリツプ状コロナ
放電極群４′，５′，６′，……の裏面には第１図
の板状励起電極１０と同様の板状の励起電極１
０′が設けられている。また本例では励起電極１
０，１０′が導線７，９に接続され、コロナ放電
４，５，６，……および４′，５′，６′，……が
それぞれ共通導線１２，８に接続されて、昇圧変
圧器１５の両端に接続されると共に前者の電極群
が導線１２と共に接地されている。それ以外の１
より４８に至る番号の要素の名称及び機能は第１
図の実施例とまつたく同様で、説明を省略する。
粒子分別部４９は帯電粒子スロツト部５０、電界
分別部５１およびその中間に設けられ接地せるシ
ールド用格子５２より成る。帯電粒子スロツト部
はガス流方向に平行に、かつ等間隔に互に絶縁の
上配設せる板状電極群５３，５３′，……と、そ
の間隙の中の一つ、例えば左端の間隙５４を除く
すべての間隙の中央に絶縁の上配設された線状コ
ロナ放電極５５，５５′，……より成り、それぞ
れ図示の如く昇圧変圧器１６の相対応する等間隔
のタツプ５３ａ，５３′ａ，５３″ａ，５３ａ，
５３〓ａおよび５５ａ，５５′ａ，……に別々の
導線群１２，５６′，５６″，５６，８および５
７，５７′，……で接続され、これによつて間隙
５７以外のすべての間隙では間隙１６と同一の電
界をとりつつ該コロナ放電極５５，５５′，……
が該板状電極群５３′，５３″，……に向つて交流
コロナ放電を行い、その供給する両極性イオンに
より、ここを通過する粒子電荷を除電する。すな
わち、大地電位に近い該間隙５４を通過する粒子
のみがその電荷を保持したまま接地格子５２をへ
て該電界分別部５１に進入する。該電界分別部５
１は分別空間５８をへだてて互に平行に絶縁の
上、配設された接地平板状電極５９とガード部６
０，６０′を有する平板状測定電極６１より成
る。該測定電極６１は、導線６２により電流計又
は電荷量計６３を介して正の可変電圧直流電源６
４の端子６５に接続され、該分別空間５８内に矢
印６７の方向の帯電粒子分別用の直流平等電界を
形成している。ガード部６０，６０′は導線６
６，６６′により端子６５に接続されている。い
ま入口２６より矢印４６の方向にガス流と共に進
行せる粒子は、ボクサー・チヤージヤーを有する
該荷電部３０の荷電空間１６を通過して、理論的
飽和値迄正確に負極性に荷電されたのち、該粒子
分別部４９に進入、まず帯電粒子スロツト部５０
の各間隙をへて接地格子５２を通り該電界分別部
５１の分別空間５８内に入る。この場合、間隙５
４を通る帯電粒子以外はすべて電荷を失つている
ことは前述の通りである。間隙５４を通過して接
地板状電極５１近傍に進入せる負に帯電せる粒子
群は、矢印６７方向の直流電界によるクーロン力
を受けて右方に偏向しつつガスと共に下方に流動
し、下記の臨界粒子半径ａ_cよりも小さい粒子の
みが電極６０，６０′，６１に附着せずして下方
の粒子電荷測定部３１内に進入する。

ａ_c＝ε_ｓ＋２／２ε_ｐε_ｓ×υｄη／Ｅ_１Ｅ_２…
…(1) 但し、ε_p＝真空の誘電率、ε_s＝粒子比誘電
率、υ＝ガス流速、ｄ＝電極間隙、＝電極長
さ、η＝ガス粘性係数、E₁＝粒子荷電部の電界
波高値、E₂＝電界分別部の電界値。したがつ
て、いま粒子の粒径分布関数を(a)、粒子の個数
濃度をＮ（個／m³）とすると、粒子電荷測定部３
１内に単位時間内にもたらされる電荷量、すなわ
ち電流は次式であらわされる。

Ｉ＝∫^ａｃ _ｐ４πε_p３ε_ｓ／ε_ｓ＋２a²E₁N(a)υ・
ｂ・ｃ da ……(2) ＝３ε_ｐε_ｓ／ε_ｓ＋２E₁υbc∫^ａｃ _ｐ４πa²(a)N
da……(3) 但し、ｂ＝間隙54の奥行長さ、ｃ＝間隙54の
巾。

したがつて、電界分別部の電界強度E₂を変化
させてacを変えつつ電流Ｉの値を電流計４１で読
みとり、acとＩ／〔３ε_pε_sE₁υbc／（ε_s＋
２）〕の関係をプロツトすると、粒子全表面積４
πa²Nで重みづけした所の粒子半径の累積分布曲
線が得られる。また電界値E₂＝０とした時には
ac＝∞となり測定される電流の値は、 I₀＝３ε_ｐε_ｓ／ε_ｓ＋２E₁υbc∫^∞ _０４πa²(a)Nda
……(4) となるから、式(3)のＩとＩ_pの比をとると、となつて粒子の個数濃度Ｎおよびε_s，E₁，υ，
ｂ，ｃに関係なく単に粒子表面積で重みづけした
粒子半径の累積分布曲線が得られる。電流６３に
よる電流測定は測定値のチエツクのために行う。

第３図は本発明のいま一つ別の実施例の縦断面
図と附属機器を示す図で、第２図の実施例に比べ
て、粒子分別部４９を省略し、その代りに交流主
電源１５の出力側の導線たとえば８に、図示の如
く可変電圧直流電源６８をバイパスコンデンサ６
９と並列に接続の上挿入することにより、粒子荷
電部３０のボクサー・チヤージヤーの荷電空間１
６内に交番平等電界に重ねて矢印７０の方向の直
流電界を形成せしめたものである。但し、本例で
はボクサー・チヤージヤーで正極性の荷電を行
う。また本例では、粒子電荷測定部３１の入口に
は絶縁物より成る仕切板７１があり、下方に進入
する帯電粒子群をそれぞれ別の相互に絶縁せる第
１図に類似の構造の多孔性導体ホルダ７２，７３
およびフイルター７４，７５の組に導き、その流
入電流を別々のケーブル７６，７７でそれぞれ別
個の電流計ないし電荷量計７８，７９に接続す
る。粒子は絶縁物の吸引ノズル８０を介してガス
と共に粒子荷電部３０の左方の電極群４，５，
６，……の上部に供給され、直ちに正に荷電され
るが、引きつづき左右双方から交互に正イオンの
射突をうけつつ下方に流動、同時に直流電界の作
用で矢印７０の方向に偏向し、粒子電荷測定部３
１に進入する。８１は空気圧送用ポンプでパイプ
８２を介して清浄空気を入口８３より矢印８４の
方向に前室７５の中に導入、該清浄空気は多孔板
８６を通過して矢印８７の方向に粒子を含む導入
ガスと同じ速度でボクサー・チヤージヤー内に均
一に進入して荷電空間１６内のガス流の乱れを防
ぐ。この場合、式(1)で与えられる臨界粒子半径ac
（但し、本例ではE₂＝荷電空間内直流電界、ｄ＝
フイルター75の左右内幅長）以下の半径の粒子の
みが左方のフイルター７５内に入り、それ以上の
粒径の粒子はたとえ右方の電極に到着しても、交
番コロナ放電によるプラズマの除電作用で大部分
の電荷を失つてその表面を滑動しつつ下降して右
方のフイルター７４内に入る。フイルター７５内
に進入する帯電粒子の持ち込む電流を荷電空間１
６内の直流電界E₂を変えつつ測定することによ
り、第２図の実施例と同様の粒子表面積で重みづ
けした粒径分布曲線（ないし粒径の累積分布曲
線）を実測しうることは説明する迄もない。フイ
ルター７４内への流入電流はチエツクの目的で測
定する。なお、第３図における１より４８までの
要素の名称および機能は第１図の同一番号のそれ
と同じである。

第４図は本発明による新規の粒子測定器のいま
一つの実施例で、第２図と類似の粒子分別部４９
を備えたものの縦断面図および附属機器を示す図
である。図における荷電部３０を形成するボクサ
ー・チヤージヤーは第２図のそれとまつたく同一
の構造で、図における１より６７までの番号の要
素の名称と機能は第２図のそれと同一である。但
し本実施例では、粒子分別部４９は帯電粒子スロ
ツト部５０を欠き、電界分別部５１のみから成り
昇圧用変圧器１５の二次巻線の中点が接地されて
いる。また本例では、電界分別部５１の平板状電
極５９に直流電源６４から導線８８を介して正の
直流電圧が印加され、これに対向する平板状測定
電極６１は電流計ないし電荷量計６３と導線６２
を介して接地され、ガード部６０，６０′は導線
６６を介して接地されている。また本例のシール
ド用格子５２は抵抗体より成り一端は接地され、
他端は導線８９により平板状電極５９に接地さ
れ、その結果、該格子面に沿つて分別空間５８と
同じ電位勾配ができるので該格子が空間５８内の
平等電界を乱すことがない。また本例では粒子電
荷測定部３１のフイルター３７内に、ガード部６
０′の直下に細長いスリツト状開口部９０を有
し、かつ内部にフイルター９１を有する所の粒子
吸引部９２が絶縁物ブツシング９３，９４を介し
て、フイルター３７、ホルダー３６、下部函体２
９より絶縁の上配設されており、金属管９５、絶
縁物パイプ９６、ガス流量計９７を介して吸引ポ
ンプ９８に接続されている。また金属管９５には
ケーブル９９を介して、いま一つの電流計ないし
電荷量計１００が接続されている。そしてスリツ
ト状開口部９０から周囲ガス流と等速度でガスな
らびに浮遊粒子を該粒子吸引部９２の内部に吸引
する如く、流量計９７，４４を比較しつつポンプ
９８の吸引流量を調節する。いま、導入口２６か
ら矢印４６の方向に粒子荷電部３０の荷電空間１
６内にガス流と共に進入せる粒子は、ここで迅速
に理論値まで負に荷電された上、シールド用格子
５２を通つて粒子分別部４９の分別空間５８に進
入し、ここで電界の向き（矢印６７の方向）と逆
向きのクーロン力を受けて測定電極６１の方向に
向つて偏向しつつ、ガス流と共に下方に進行す
る。この時、該粒子吸引部９２の該スリツト状開
口に到達し、ここからその内部に吸引される粒子
は、式(1)の臨界粒子半径ac以下の半径を有する粒
子に限られる。そこでこの粒子の持込む単位時間
当りの電荷量は、いまｂ＝スリツト状開口部９０
の奥行長さ、ｃ＝スリツト状開口部９０の開口幅
とすると、式(2)でえられ、これがフイルター９１
に捕捉され、電流としてケーブル９９を介して電
流計ないし電荷量測定器１００により測定され
る。したがつてこれより第２図の例とまつたく同
じ手順で粒子表面積で重みづけした所に粒子半径
の累積分布曲線を求めることが出来る。電流計４
１，６３による測定は測定結果のチエツクを目的
として行う。

第５図は本発明のいま一つの実施例で、粒子電
荷測定部３１として円筒状の電界強度測定器を用
いるものの縦断面および附属機器を示す図で、図
における１より５２に至る番号の要素の名称と機
能は第４図の実施例とまつたく同一である。１０
１は等間隔に縦方向に配列せる短冊状の多数の開
口窓１０２を有する導体製の接地された固定円筒
で、その上下外側にベアリング１０３，１０４を
有し、これに支持されてその外側に同じ間隔で縦
方向に配列せる同一寸法の同じ数の短冊状の開口
窓１０５を有する同じく接地された導体回転円筒
１０６が該固定円筒１０１と同軸に、かつ回転自
在に設けられており、定速モーター１０７により
歯車１０８を介して駆動されて等速度で回転す
る。これにより開口窓１０５はある瞬間には開口
窓１０２と完全に重なり、次の瞬間には相隣る開
口窓１０２の間の導体部１０９に完全に重なり、
以下周期的に同じ周期でこれをくり返す。１１０
は該固定円筒１０１および回転円筒１０６の外側
に、これと同軸に、かつ絶縁物１１１，１１２に
より絶縁されて下部函体２９の内部に支持配設さ
れた円筒状の測定電極で、絶縁物ブツシング３９
を介してケーブル１１３により電圧計１１４に接
続されている。いま導入口２６より荷電空間１６
内に導入された粒子は、そこで迅速かつ完全に荷
電されて理論電荷量を得たのち、シールド用接地
格子５２を通つて固定円筒１０１内の測定空間１
１５に入る。測定空間内の全帯電粒子雲はその電
荷の総量、すなわちＱ＝Ｎ∫^∞ _０４πa²E₁〔３ε_pε_s／（ε_s＋２）〕
(a)daに等しい誘電束を周囲の固定円筒１０１
の内壁に向つて出し、開口窓１０２と１０５が完
全に重なつた瞬間にはその一定割合が測定電極１
１０の内面に到達し、開口窓１０５が導体部１０
９に遮へいされた瞬間には測定電極１１０の内面
に到達する誘電束はゼロとなる。したがつて測定
電極１１０には上記Ｑ，すなわちＮ∫^∞ _０４πa²
(a)daに比例した一定周期の交番電圧があらわれ
るから、これを電圧計１１４により交流増巾の上
同期検波して指示すれば、表面積で重みづけした
粒子濃度の値を測定することができる。

以上に述べた実施例の他、本発明による新規の
粒子測定器の粒子分別部には、各種の交番四重極
分別器を使用することができる。すなわち、４本
の平行な円筒状電極より成る公知の四重極系の相
対向する電極をそれぞれ接続して１対とし、この
間に交流電圧ないし交流電圧と直流電圧を重ねた
ものを印加して、いわゆる二次元交番四重極の粒
子分別部を構成せるもの、ないし回転二葉双曲面
より成る１対の電極をもつて三次元四重極電極系
を構成の上、上記電圧を印加して、いわゆる三次
元交番四重極の粒子分別部を構成せるものを組合
せて用いてもよい。

また本発明による所の新規の粒子測定器の入口
の前方、ないし本体函体内の粒子荷電部の上流側
にサイクロン分級器、風力遠心分級器、その他適
当な如何なる粒子分別部を組合せ使用することも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図，第３図，第４図および第５図
は、それぞれ本発明のそれぞれ異つた実施例の本
体縦断面図、および電源ならびに附属機器を示
す。図における主要要素の名称は次の通りであ
る。１，２，３……誘電体層、４，５，６，…，
４′，５′，６′，…，４″，５″，６″，…，４，
５，６，…ストリツプ状コロナ放電極、１
０，１０′，１１……励起電極、１３……交流主
電源、１６，１７……荷電空間、１９，２３……
交流励起電源、２６……粒子導入口、２７……本
体函体、３０……粒子荷電部、３１……粒子電荷
測定部、３２……ボクサー・チヤージヤー電源、
３３，３４，９３，９４……絶縁物、３６，７
２，７３……通気性金属ホルダー、３７，７４，
７５，９１……フイルター、４０，７６，７７，
９９……ケーブル、４１，６３，７８，７９，１
００……電流計又は電荷量計、４２，９６，８２
……パイプ、４４，９７……ガス流量計、４５，
９８，８１……ポンプ、４９……粒子分別部、５
０……帯電粒子スロツト部、５１……電界分別
部、５２……シールド用格子、５３，５３′，…
…，５９，６１……平板状電極、５５，５５′…
…線状コロナ放電極、５８……分別空間、６４，
６８……直流電源、６９……バイパスコンデン
サ、７１……仕切板、８０……吸引ノズル、８６
……多孔板、９０……スロツト状開口部、９２…
…粒子吸引部、１０１……固定円筒、１０２，１
０５……開口窓、１０３，１０４……ベアリン
グ、１０６……回転窓、１０７……定速モータ
ー、１０８……歯車、１１０……測定電極、１１
３……ケーブル、１１４………電圧計。

Claims

【特許請求の範囲】

１被測定粒子を導入するための導入口と、これ
に接続せる本体函体と、該本体函体内に配設され
た所の被測定粒子の荷電を行なうための粒子荷電
部と、その下流の該本体函体内に配設されたとこ
ろの粒子電荷量の測定を行なうための粒子電荷測
定部を有し、該導入口から該本体函体内に導入せ
る被測定粒子をして、まず該粒子荷電部を通過せ
しめて荷電ののち、その電荷量を該粒子電荷測定
部で測定する所の静電粒子測定器において、該粒
子荷電部が、誘電体層の表面上に互いに平行かつ
近接の複数個の高周波沿面コロナ放電を行なうた
めの放電極群、その裏面上に上記放電を誘起せし
める為の面状の励起電極を設けて成るプラズマ・
イオン源の一対の粒子の荷電を行なう荷電空間を
挟んで夫々の該放電極群が向き合う様に互いに平
行に且つ相互に絶縁のうえ対向配設して成る所の
プラズマ・イオン源対と、荷電空間を隔てて向き
合つた該放電極群同志の間に少なくとも50Hz以上
の周波数の交流主電圧を印加して該荷電空間に交
番主電界を形成する為の交流主電源と、夫々の該
放電極群が交互に該交流主電圧の特定極性を取る
時にのみ、此れとその裏面の該誘導電極の間に該
誘電体層を介して上記交流主電圧の周波数の少な
くとも２倍以上の周波数の高周波交流励起電圧を
印加して、該放電極群よりその誘電体層表面に沿
つて高周波の沿面コロナ放電を発生せしめる為の
交流励起電源とを備えた高周波沿面放電型ボクサ
ーチヤージヤーである事を特徴とする所の静電粒
子測定器。