TW201925752A - 用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置 - Google Patents

Abstract

一種用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，包括一混合腔及一霧化器，混合腔的內部形成有一腔室，混合腔的上端處設有空氣入口，能用以輸入乾燥的空氣，混合腔的下端處設有出口。霧化器設置於混合腔的上端處，能將溶液輸送至霧化器，以通過霧化器將溶液霧化，並噴出至混合腔的腔室內近上端處，霧化的液滴向下掉落時，能與乾燥的空氣接觸，以形成濃度與粒徑分布穩定的微粒。藉此，可便於進行後續的在線氣膠成分監測儀或手工膜採樣的比對分析及校正。

Description

用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置

本發明涉及一種微粒產生裝置，尤其涉及一種方便驗證微粒成分濃度量測的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置。

氣膠(aerosol)是指一個以氣體為連續相、粒狀物為分散相的兩相混合體。環境中有各種不同粒徑和不同化學成分的氣膠微粒，對人體健康、氣候、能見度及生活品質可造成不同程度的影響。近年來研究發現，氣膠在我們的複雜環境中扮演著重要角色，這些微粒藉由吸收、散射、和輻射直接影響地球的熱平衡，也能間接地影響大氣中少數的物質組成，造成臭氧和其它化學物質生成或破壞。

對於氣膠(又稱氣溶膠)的研究，許多文獻已有深厚的理論基礎與模型，對於研究其性質不外乎實際採樣與遙測，但受限於大氣氣膠會隨著時間和空間變化，所以仍有許多不確定因素無法即時得知，如氣膠的分佈、粒徑大小及濃度等。

目前氣膠微粒的成分濃度並沒有所謂的一級標準品，因此相關儀器設備的校驗大多是利用濾紙採樣做平行的比對。惟，以濾紙採樣的方式，需濾紙前處理及運送濾紙，容易產生人為的誤差。

綜上所述，本發明人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究並 配合學理的應用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，可將溶液霧化成液滴，再經空氣乾燥後，進而產生濃度與粒徑分布穩定的微粒，以便於進行後續的比對分析及校正，減少人為所產生的誤差。

為了解決上述的技術問題，本發明提供一種用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，包括：一混合腔，該混合腔的內部形成有一腔室，該混合腔的上端處設有空氣入口，能用以輸入乾燥的空氣，該空氣入口與該腔室相連通，該混合腔的下端處設有出口，該出口與該腔室相連通；以及一霧化器，該霧化器設置於該混合腔的上端處，能將已知成分及濃度的溶液輸送至該霧化器，以通過該霧化器將溶液霧化，並噴出至該混合腔的腔室內近上端處，霧化的液滴向下掉落時，能與乾燥的空氣接觸，以形成濃度與粒徑分布穩定的微粒。

較佳的，該空氣入口與一空氣乾燥器及一空氣過濾器相連通。

較佳的，該空氣入口包含一第一空氣入口及兩個第二空氣入口，該些第一空氣入口及第二空氣入口與該空氣乾燥器及該空氣過濾器相連通。

較佳的，該混合腔的腔室內近上端處環設有一隔板，該隔板將該腔室內近上端處區隔成一內環進氣室及一外環進氣室，該內環進氣室位於該混合腔的腔室內的中心處，該外環進氣室位於該內環進氣室的外側，該內環進氣室及該外環進氣室的底部呈開口狀，該內環進氣室及該外環進氣室分別與該第一空氣入口及該兩個第二空氣入口相連通。

較佳的，該兩個第二空氣入口設於該混合腔的上端處的兩 側，該第一空氣入口設於該混合腔的上端處的一側，且位於該第二空氣入口的上方，該第一空氣入口靠近該霧化器。

本發明的有益效果：

本發明微粒產生裝置，包括混合腔及霧化器，製備已知成分及濃度的溶液，再將溶液輸送至霧化器時，可通過霧化器將溶液霧化成液滴，並噴出至混合腔的腔室內近上端處，而後霧化的液滴會因重力落下。同時乾燥的空氣可輸送至混合腔的腔室內近上端處，且乾燥空氣向下流動，乾燥的空氣與霧化的液滴接觸，使液滴在掉下的過程中被乾燥，即可產生濃度與粒徑分布穩定的微粒，以便進行後續的在線氣膠成分監測儀或手工膜採樣的比對分析及校正。所述溶液成分濃度、流速及空氣流速皆可因應校正需要而調整改變。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

1‧‧‧混合腔

11‧‧‧腔室

12‧‧‧空氣入口

121‧‧‧第一空氣入口

122‧‧‧第二空氣入口

13‧‧‧隔板

14‧‧‧內環進氣室

15‧‧‧外環進氣室

16‧‧‧出口

17‧‧‧錐狀部

18‧‧‧導氣杯

101‧‧‧筒體

102‧‧‧筒體

103‧‧‧筒體

104‧‧‧筒體

105‧‧‧快拆機構

106‧‧‧軸心線

2‧‧‧霧化器

21‧‧‧噴嘴

22‧‧‧針體

23‧‧‧流道

3‧‧‧空氣乾燥器

4‧‧‧空氣過濾器

41‧‧‧管路

圖1為本發明微粒產生裝置的立體圖。

圖2為本發明微粒產生裝置的前視圖。

圖3為圖2的Ⅲ-Ⅲ剖視圖。

圖4為圖3的俯視圖。

圖5為本發明微粒產生裝置另一實施例的立體圖。

請參閱圖1至圖4，本發明提供一種用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，包括一混合腔1及一霧化器2。

該混合腔1為一中空體，該混合腔1較佳呈一圓柱體。混合腔1可為多件式結構，亦即可包含多個筒體101、102、103及104， 該些筒體101、102、103及104相互串接，該些筒體101、102、103及104之間分別以快拆機構105組合，以便於組裝及拆卸，從而可便利於攜帶，使本發明形成一可攜式的微粒產生裝置。

該混合腔1可呈直立的設置，亦即該混合腔1的軸心線106可垂直於水平面。該混合腔1的內部形成有一腔室11，混合腔1的上端處設有空氣入口12，空氣入口12與腔室11相連通，可用以輸入乾燥的空氣。空氣入口12可與一空氣乾燥器3及一空氣過濾器4(如圖5所示)相連通，在本實施例中，空氣入口12可包含一第一空氣入口121及兩個第二空氣入口122，該些第一空氣入口121及第二空氣入口122與空氣乾燥器3及空氣過濾器4相連通，以便於輸入乾燥及清淨後的空氣至腔室11內，以避免外界的微粒進入影響比對分析的準確度。

在本實施例中，該混合腔1的腔室11內近上端處環設有一隔板13，隔板13可呈中空圓柱狀，以將腔室11內近上端處區隔成一內環進氣室14及一外環進氣室15，內環進氣室14位於混合腔1的腔室11內的中心處，亦即內環進氣室14與混合腔1可為同一軸心線106，外環進氣室15位於內環進氣室14的外側。內環進氣室14及外環進氣室15分別與第一空氣入口121及第二空氣入口122相連通，使得空氣可分別輸送至內環進氣室14及外環進氣室15。內環進氣室14及外環進氣室15的底部呈開口狀，使得輸送至內環進氣室14及外環進氣室15的空氣可以向下流動。

該混合腔1的下端處設有出口16，該出口16與腔室11相連通，較佳的，出口16位於混合腔1的腔室11的中心處的下端處，亦即出口16與混合腔1可為同一軸心線106。混合腔1的下端處可形成一錐狀部17，錐狀部17的內徑呈向下漸縮狀，出口16位於錐狀部17的下端，該混合腔1的出口16可連接於適當的待測設備，該出口16可用以連接在線氣膠成分監測儀或手工膜採樣比對用。

該空氣乾燥器3及空氣過濾器4連接於混合腔1的空氣入口12(第一空氣入口121及第二空氣入口122)，該空氣乾燥器3可為一乾燥管，可由空氣乾燥器3的一端輸入外部的空氣，空氣經過空氣乾燥器3乾燥後，再由空氣乾燥器3的另一端輸出。

該空氣過濾器4可為一HEPA過濾器，該空氣過濾器4能用於濾除空氣中的微粒。該空氣過濾器4的一端連通於空氣乾燥器3的另一端，該空氣過濾器4的另一端則連通於混合腔1的空氣入口12，所述的連通方式可以管路來連通。兩個第二空氣入口122可設於混合腔1的上端處的兩側，第一空氣入口121可設於混合腔1的上端處的一側，且位於第二空氣入口122的上方，第一空氣入口121可靠近霧化器2。該空氣過濾器4的另一端以管路41連通於該些第一空氣入口121及第二空氣入口122。

該霧化器2為一能將溶液(已知成分及濃度的溶液)，在本實施例中，霧化器2可為一超音波噴霧器，該霧化器2設置於混合腔1的上端處，該霧化器2連接於泵浦(圖略)，該泵浦可為柱塞泵浦，能將溶液通過泵浦輸送至霧化器2。該霧化器2具有一噴嘴21，該噴嘴21位於混合腔1的腔室11內近上端處，在本實施例中，噴嘴21位於混合腔1的內環進氣室14內，且噴嘴21位於混合腔1的內環進氣室14的中心處。該霧化器2的內部也可進一步設置一針體22，針體22穿設於霧化器2內部的流道23中，針體22也延伸至噴嘴21中，針體22可使流道23的截面積縮小，用以控制溶液的流率，使系統較為穩定。

該混合腔1的腔室11內近上端處，於霧化器2的噴嘴21的外圍處亦可進一步設有一導氣杯18，該導氣杯18間隔的設置於噴嘴21的外圍處，導氣杯18可呈錐狀，亦即導氣杯18的內徑呈向下漸縮狀，內環進氣室14通過導氣杯18的內部與第一空氣入口121相連通，可通過導氣杯18的導引使空氣進氣較為集中，並將霧化的溶液有效的包覆。

本發明溶液的種類並不限制，例如可以是鹽類等溶液。當溶液通過泵浦輸送至霧化器2時，可通過霧化器2將溶液霧化成液滴，並由霧化噴嘴21噴出至混合腔1的腔室11內近上端處，而後霧化的液滴會因重力落下。經過空氣乾燥器3及空氣過濾器4乾燥及清淨後的空氣可輸送至混合腔1的腔室11內近上端處，且乾燥的空氣會向下流動，乾燥的空氣與霧化的液滴接觸，使液滴在掉下的過程中被乾燥，即可產生濃度與粒徑分布穩定的微粒，例如可產生粒徑分布在2.5μm以下的微粒，使粒徑可控制在固定範圍內，以便進行後續的在線氣膠成分監測儀或手工膜採樣的比對分析及校正，減少人為所產生的誤差。所述溶液成分濃度、流速及空氣流速皆可因應校正需要而調整改變。

以上所述僅為本發明之優選實施例，非意欲侷限本發明的專利保護範圍，故凡是運用本發明說明書及附圖內容所作的等效變化，均同理皆包含於本發明的權利保護範圍內。

Claims (10)

1. 一種用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，包括：一混合腔，該混合腔的內部形成有一腔室，該混合腔的上端處設有空氣入口，能用以輸入乾燥的空氣，該空氣入口與該腔室相連通，該混合腔的下端處設有出口，該出口與該腔室相連通；以及一霧化器，該霧化器設置於該混合腔的上端處，能將已知成分及濃度的溶液輸送至該霧化器，以通過該霧化器將溶液霧化，並噴出至該混合腔的腔室內近上端處，霧化的液滴向下掉落時，能與乾燥的空氣接觸，以形成濃度與粒徑分布穩定的微粒。
2. 如請求項1所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，其中該空氣入口與一空氣乾燥器及一空氣過濾器相連通。
3. 如請求項2所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，其中該空氣入口包含一第一空氣入口及兩個第二空氣入口，該些第一空氣入口及第二空氣入口與該空氣乾燥器及該空氣過濾器相連通，該空氣過濾器用於濾除微粒。
4. 如請求項3所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，其中該混合腔的腔室內近上端處環設有一隔板，該隔板將該腔室內近上端處區隔成一內環進氣室及一外環進氣室，該內環進氣室位於該混合腔的腔室內的中心處，該外環進氣室位於該內環進氣室的外側，該內環進氣室及該外環進氣室的底部呈開口狀，該內環進氣室及該外環進氣室分別與該第一空氣入口及該兩個第二空氣入口相連通。
5. 如請求項4所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，其中該兩個第二空氣入口設於該混合腔的上端處的兩側，該第一空氣入口設於該混合腔的上端處的一側，且位於該第二空氣入口的上方，該第一空氣入口靠近該霧化器。
6. 如請求項4所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝 置，其中該霧化器為一超音波噴霧器，該霧化器具有一噴嘴，該噴嘴位於該混合腔的腔室內近上端處，該混合腔的腔室內近上端處，於該霧化器的噴嘴的外圍處設有一導氣杯，該導氣杯間隔的設置於該噴嘴的外圍處，該導氣杯的內徑呈向下漸縮狀，該內環進氣室通過該導氣杯的內部與該第一空氣入口相連通。
7. 如請求項1所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，其中該霧化器為一超音波噴霧器，該霧化器具有一噴嘴，該噴嘴位於該混合腔的腔室內近上端處，該混合腔的腔室內近上端處，於該霧化器的噴嘴的外圍處設有一導氣杯，該導氣杯間隔的設置於該噴嘴的外圍處，該導氣杯的內徑呈向下漸縮狀。
8. 如請求項6或7所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，其中該霧化器的內部設置一針體，該針體穿設於該霧化器內部的一流道中，該針體延伸至該噴嘴中。
9. 如請求項1所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，其中該混合腔為多件式結構，該混合腔包含多個筒體，該些筒體相互串接，該些筒體之間分別以快拆機構組合。
10. 如請求項1所述的用於微粒成分濃度校準的微粒產生裝置，其中該混合腔的下端處形成一錐狀部，該錐狀部的內徑呈向下漸縮狀，該出口位於該錐狀部的下端，該出口用以接在線氣膠成分監測儀或手工膜採樣比對用。