TWI777180B - 可調控氣膠濃度校驗系統 - Google Patents

Abstract

一種可調控氣膠濃度校驗系統，包括一混合腔及一霧化器，混合腔的內部形成有一腔室，混合腔的下端處設有空氣入口，能用以輸入乾燥的空氣，混合腔的上端處設有出口。霧化器設置於混合腔的下端處，溶液輸送裝置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，霧化的液滴與乾燥的空氣向上輸送，且霧化的液滴與乾燥的空氣接觸，以形成質量濃度與粒徑分布穩定的氣膠。藉此，可便於進行後續的氣膠質量濃度連續監測儀、在線氣膠成分監測儀或FRM採樣器的比對及校正，且可避免受到監測站房高度限制，以方便架設，且不會有管路內溶液結冰的問題。

Description

可調控氣膠濃度校驗系統

本發明涉及一種可調控氣膠濃度校驗系統，尤其涉及一種方便驗證氣膠成分質量濃度量測的可調控氣膠濃度校驗系統。

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，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，這些氣膠藉由吸收、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，如氣膠的粒徑分布、成分及質量濃度等。目前氣膠的質量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。

台灣專利公告號I644091揭露一種「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，溶液輸送裝置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氣膠。藉此，可便於進行後續的氣膠質量濃度連續監測儀、在線氣膠成分監測儀或FRM採樣器的比對及校正。上述的微粒產生裝置，可以有效的減少人為所產生的誤差，然而上述的微粒產生裝置，是採用向下投放的方式輸入乾燥的空氣及溶液，因此可調控氣膠濃度校驗系統皆設置於待測連續監測儀的上端處，會佔據連續監測儀的上端處的空間，尤其是在天花板高度較低的場合，系統會與天花板產生干涉，不便於架設。另，在天花板高度較低的場合，系統的管路曝露於室外，若是在寒帶地區，則會造成管路內溶液結冰的問題，導致無法正常的運作。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種可調控氣膠濃度校驗系統，可將溶液霧化成液滴，再經空氣乾燥後，進而產生質量濃度與粒徑分布穩定的氣膠，以便於進行後續的氣膠質量濃度連續監測儀比對及校驗，且可避免受到監測站房高度限制，以方便架設，且不會有管路內溶液結冰的問題。

為了解決上述的技術問題，本發明提供一種可調控氣膠濃度校驗系統， 包括：一混合腔，該混合腔的內部形成有一腔室，該混合腔的下端處設有空氣入口，該空氣入口與該腔室相連通，該空氣入口能輸送乾燥的空氣至該腔室內，該混合腔的上端處設有出口，該出口與該腔室相連通；一霧化器，該霧化器設置於該混合腔的下端處；一溶液輸送裝置，該霧化器連接於該溶液輸送裝置，能將溶液通過該溶液輸送裝置輸送至該霧化器；以及線上溶液脫氣機，該線上溶液脫氣機連接於該溶液輸送裝置，該線上溶液脫氣機能用於消除溶液中的氣泡；其中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下端處，一導氣座，該導氣座設置於該混合腔的下端處，使得霧化的液滴與乾燥的空氣向上輸送，且霧化的液滴與乾燥的空氣接觸，以形成質量濃度與粒徑分布穩定的氣膠。

本發明的有益效果在於，本發明可調控氣膠濃度校驗系統是採用向上投放的方式輸送乾燥的空氣及溶液，該系統空氣入口及霧化器皆設置於混合腔的下端處且出口朝上，因此可適用於在天花板高度較低的場合，並且系統不會與天花板產生干涉，因此可避免受到監測站房高度限制，以便於架設，且系統不需架設於監測儀上方，而能有效的減少空間的佔用。另，該系統空氣入口及霧化器皆設置於混合腔的下端處且出口朝上，即使在天花板高度較低的場合，系統管路也不需要曝露於室外，若是在寒帶地區，也不會有管路內溶液結冰的問題。另，霧化的液滴向上輸送，噴嘴內的溶液容易排出氣泡，且本發明另設有一線上溶液脫氣機，可用以消除溶液中的氣泡，確保定量的準確度。

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圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

[實施例]

請參閱圖1至圖4，本發明提供一種可調控氣膠濃度校驗系統，包括一混合腔1、一霧化器3及導氣座22。

該混合腔1較佳為多件式結構，亦即可利用多個筒體11、12、13及14組合而成，以便於組裝及拆卸，從而可便利於攜帶。該混合腔1呈直立的設置，亦即該混合腔1的軸心線L垂直於水平面。該混合腔1的內部形成有一腔室15，該混合腔1的下端處設有空氣入口16，空氣入口16與腔室15相連通，可用以輸送乾燥的空氣至腔室15內。空氣入口16可與一空壓機5、一除酸鹼氣體濾材10及一微粒過濾器7（如圖5所示）相連通，該微粒過濾器7可為HEPA過濾器等過濾裝置，該微粒過濾器7能用於濾除空氣中的微粒，該除酸鹼濾材10能用於除酸鹼氣體，且混合腔1可連接一第一流量計30，用以控制流量，該第一流量計30可設置於微粒過濾器7與混合腔1之間。在本實施例中，空氣入口16包含一第一空氣入口161及一第二空氣入口162，該第一空氣入口161及第二空氣入口162與空壓機5、除酸鹼氣體濾材10及微粒過濾器7相連通，以便於通過空壓機5輸入乾燥及清淨後的空氣至腔室15內，以避免外界的微粒進入腔室，影響所產生氣膠質量濃度的準確度。

在本實施例中，該混合腔1的腔室15內近下端處進一步環設一隔板17，該隔板17可呈中空圓柱狀，較佳的，該隔板的長度小於60mm，隔板17與腔室15同心設置，該隔板17能將腔室15內近下端處區隔成一內環進氣室18及一外環進氣室19，該內環進氣室18位於混合腔1的腔室15內的中心處，亦即內環進氣室18與腔室15可為同一軸心線L，該外環進氣室19位於內環進氣室18的外側。內環進氣室18及外環進氣室19分別與第一空氣入口161及第二空氣入口162相連通，使得乾燥的空氣能通過第一空氣入口161及第二空氣入口162分別輸送至內環進氣室18及外環進氣室19。內環進氣室18及外環進氣室19的頂部呈開口狀，使得輸送至內環進氣室18及外環進氣室19的空氣可以向上流動。

該混合腔1的上端處設有出口20，該出口20與腔室15相連通，較佳的，該出口20位於混合腔1的腔室15的中心處的上端處，亦即出口20與混合腔1可為同一軸心線L。該混合腔1的上端處可形成一錐狀部21，該錐狀部21的內徑呈向上漸縮狀，該出口20位於錐狀部21的上端，該混合腔1的出口20可連接於適當的待測設備，該出口20可用以連接在線氣膠成分監測儀或FRM採樣器校正用。在本實施例中，該出口20連接一旁路腔體70，使用正壓系統接上待測設備時，能將多餘的氣膠釋出，維持產生的氣膠質量濃度與粒徑分布穩定。

該第一空氣入口161可設於混合腔1的下端處的一側，該第二空氣入口162可設於混合腔1的下端處的一側，且位於第一空氣入口161的上方，第一空氣入口161可較第二空氣入口162靠近霧化器3。該微粒過濾器7連通於第一空氣入口161及第二空氣入口162。

該霧化器3為一能將溶液(已知成分及濃度的溶液)霧化的裝置，在本實施例中，該霧化器3可為一超音波噴霧器，該霧化器3設置於混合腔1的下端處，該霧化器3連接於一溶液輸送裝置8，能將溶液儲存桶50內的溶液通過溶液輸送裝置8輸送至霧化器3，且溶液輸送裝置8連接一線上溶液脫氣機9，在溶液輸送裝置8與溶液儲存桶50之間設置線上溶液脫氣機9，能用以消除溶液中的氣泡。該霧化器3具有一噴嘴31，該噴嘴31位於混合腔1的腔室15內，在本實施例中，噴嘴31位於混合腔1的內環進氣室18內，且噴嘴31位於混合腔1的內環進氣室18的中心處。

在本實施例中，該混合腔1的下端處進一步設置一導氣座22，該導氣座22靠近內環進氣室18，該導氣座22可對應於該內環進氣室18形成一圓形座體，該導氣座22內具有一內部空間221，該導氣座22上設置有多個通孔222，該些通孔222間隔的設置環繞於導氣座22上，該些通孔222由導氣座22的外側貫穿至內部空間221，較佳的，該些通孔222的直徑小於2mm。該些通孔222可位於同一水平高度，該些通孔222與第一空氣入口161相連通。該導氣座22的上端具有一出氣口223，該出氣口223與內部空間221相連通，該霧化器3的噴嘴31可通過出氣口223伸入內環進氣室18內，且霧化器3的噴嘴31與出氣口223之間形成有間隙，空氣可依序通過第一空氣入口161、該些通孔222、內部空間221及出氣口223輸送至內環進氣室18，並向上流動。在本實施例中，該導氣座22內靠近出氣口223處具有一內錐面224，該內錐面224的內徑呈向上漸縮狀，使得內部空間221靠近出氣口223處形成向上漸縮狀。

較佳的，該混合腔1的腔室15內於隔板17的外側亦可進一步設置一整流裝置6，該整流裝置6環繞於隔板17的外圍。乾燥的空氣通過第二空氣入口162輸送至外環進氣室19時，乾燥的空氣可通過整流裝置6，並利用整流裝置6提供整流效果。另亦可在微粒過濾器7與混合腔1之間設置一第二流量計40，用以控制流量。該第二流量計40可設置於第一流量計30與混合腔1之間，其流量為0.5~8L/min。在本實施例中，第一流量計30及第二流量計40分別連接於混合腔1的第二空氣入口162及第一空氣入口161。

本發明溶液的種類並不限制，例如可以是鹽類等溶液。當溶液輸送至霧化器3時，可通過霧化器3將溶液霧化成液滴，並由噴嘴31噴出至混合腔1的腔室15內近下端處。經過微粒過濾器7清淨後的乾燥空氣可輸送至混合腔1的腔室15內近下端處，霧化的液滴與乾燥的空氣向上輸送(向上投送)，且霧化的液滴與乾燥的空氣接觸，即可產生質量濃度與粒徑分布穩定的氣膠，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，以便進行後續的氣膠質量濃度連續監測儀、在線氣膠成分監測儀或FRM採樣器的比對及校正，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。

另，如圖6所示，在本發明的另一實施例中，亦可在該混合腔1的出口20連接有負壓裝置60，該負壓裝置60可為氣膠質量濃度連續監控儀、在線氣膠成分監測儀或FRM採樣器等，以便通過該出口20對腔室15內抽真空，使該腔室15內可形成負壓，用以吸入霧化的液滴與乾燥的空氣，形成質量濃度與粒徑分布穩定的氣膠，如此可省略空壓機5及旁路腔體70等設置。

[實施例的有益效果]

本發明的有益效果在於，本發明可調控氣膠濃度校驗系統是採用向上投放的方式輸送乾燥的空氣及溶液，該系統空氣入口及霧化器皆設置於混合腔的下端處且出口朝上，因此可適用於在天花板高度較低的場合，並且系統不會與天花板產生干涉，因此可避免受到監測站房高度限制，以便於架設，且系統不需架設於監測儀上方，而能有效的減少空間的佔用。另，該系統空氣入口及霧化器皆設置於混合腔的下端處且出口朝上，即使在天花板高度較低的場合，系統管路也不需要曝露於室外，若是在寒帶地區，也不會有管路內溶液結冰的問題。另，霧化的液滴向上輸送，噴嘴內的溶液容易排出氣泡，且本發明另設有一線上溶液脫氣機，可用以消除溶液中的氣泡，確保定量的準確度。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1:混合腔 11:筒體 12:筒體 13:筒體 14:筒體 15:腔室 16:空氣入口 161:第一空氣入口 162:第二空氣入口 17:隔板 18:內環進氣室 19:外環進氣室 20:出口 21:錐狀部 22導氣座 221:內部空間 222:通孔 223:出氣口 224:內錐面 L:軸心線 3:霧化器 31:噴嘴 5:空壓機 6:整流裝置 7:微粒過濾器 8:溶液輸送裝置 9:線上溶液脫氣機 10:除酸鹼氣體濾材 30:第一流量計 40:第二流量計 50:溶液儲存桶 60:負壓裝置 70:旁路腔體

圖1為本發明可調控氣膠濃度校驗系統的立體圖。

圖2為圖1的Ⅱ-Ⅱ剖視圖。

圖3為圖2的Ⅲ部分詳圖。

圖4為本發明導氣座的立體圖。

圖5為本發明可調控氣膠濃度校驗系統另一實施例的立體圖。

圖6為本發明可調控氣膠濃度校驗系統又一實施例的立體圖。

1:混合腔

11:筒體

12:筒體

13:筒體

14:筒體

15:腔室

16:空氣入口

161:第一空氣入口

162:第二空氣入口

17:隔板

18:內環進氣室

19:外環進氣室

20:出口

21:錐狀部

22:導氣座

L:軸心線

3:霧化器

31:噴嘴

6:整流裝置

Claims (8)

1. 一種可調控氣膠濃度校驗系統，包括：一混合腔，該混合腔的內部形成有一腔室，該混合腔的下端處設有空氣入口，該空氣入口與該腔室相連通，該空氣入口能輸送乾燥的空氣至該腔室內，該混合腔的上端處設有出口，該出口與該腔室相連通；一霧化器，該霧化器設置於該混合腔的下端處；一溶液輸送裝置，該霧化器連接於該溶液輸送裝置，能將溶液通過該溶液輸送裝置輸送至該霧化器；以及一導氣座，該導氣座設置於該混合腔的下端處；其中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下端處，霧化的液滴與乾燥的空氣向上輸送，且霧化的液滴與乾燥的空氣接觸，以形成質量濃度與粒徑分布穩定的氣膠；其中該空氣入口包含一第一空氣入口及一第二空氣入口，該混合腔的腔室內近下端處環設一隔板，該隔板的長度小於60mm，該隔板將該腔室內近下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分別與該第一空氣入口及該第二空氣入口相連通，使乾燥的空氣能通過該第一空氣入口及該第二空氣入口分別輸送至該內環進氣室及該外環進氣室；該混合腔連接一第一流量計及一第二流量計，該第二流量計設置於該第一流量計與該混合腔之間，該第二流量計流量為0.5~8L/min。
2. 如請求項1所述的可調控氣膠濃度校驗系統，其中該第一空氣入口設於該混合腔的下端處的一側，該第二空氣入口設於該混合腔的下端處的一側，且該第二空氣入口位於該第一空 氣入口的上方，該第一空氣入口較該第二空氣入口靠近該霧化器。
3. 如請求項1所述的可調控氣膠濃度校驗系統，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內環進氣室內。
4. 如請求項3所述的可調控氣膠濃度校驗系統，其中該導氣座靠近該內環進氣室，該導氣座內具有一內部空間，該導氣座上設置有多個通孔，該些通孔的直徑小於2mm，該些通孔間隔的設置環繞於該導氣座上，該些通孔由該導氣座的外側貫穿至該內部空間，該些通孔與該第一空氣入口相連通，該導氣座的上端具有一出氣口，該出氣口與該內部空間相連通，該霧化器的噴嘴通過該出氣口伸入該內環進氣室內，且該霧化器的噴嘴與該出氣口之間形成有間隙，乾燥的空氣能依序通過該第一空氣入口、該些通孔、該內部空間及該出氣口輸送至該內環進氣室，並向上流動。
5. 如請求項1所述的可調控氣膠濃度校驗系統，其中該溶液輸送裝置連接一線上溶液脫氣機，該線上溶液脫氣機能用於消除溶液中的氣泡。
6. 如請求項1所述的可調控氣膠濃度校驗系統，其中該混合腔的腔室內於該隔板的外側設置一整流裝置，該整流裝置環繞於該隔板的外圍。
7. 如請求項1所述的可調控氣膠濃度校驗系統，其中該出口連接一旁路腔體，使用正壓系統接上待測設備時，能將多餘的氣膠釋出，維持產生的氣膠質量濃度與粒徑分布穩定。
8. 如請求項1所述的可調控氣膠濃度校驗系統，其中該空氣入口與一空壓機、一除酸鹼氣體濾材、一微粒過濾器及二流量計相連通。

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