TWM578379U - Suspended particle impact plate and suspended particle size sampler - Google Patents

Abstract

一種懸浮微粒衝擊板，包含一基板、一多孔金屬片、一玻璃纖維濾紙、第一矽油層及第二矽油層。該多孔金屬片設置在該基板上，具有多個孔洞。該玻璃纖維濾紙設置在該多孔金屬片上。該第一矽油層形成在該玻璃纖維濾紙上。該第二矽油層含浸在該玻璃纖維濾紙及該多孔金屬片的孔洞中。本新型亦提供一種懸浮微粒分徑採樣器，包含一外殼、一導流管、該懸浮微粒衝擊板及一分徑入口。該導流管的出口端是設置在該分徑入口與該懸浮微粒衝擊板之間。該懸浮微粒衝擊板可提供該懸浮微粒分徑採樣器維持長時間採樣的穩定性。

Description

懸浮微粒衝擊板及懸浮微粒分徑採樣器

本新型是有關於一種懸浮微粒衝擊板，特別是指一種PM ₁₀衝擊板及一種包含該懸浮微粒衝擊板的PM ₁₀分徑採樣器。

現有懸浮微粒分徑採樣器適用於收集周圍環境中含有懸浮微粒的氣體，利用其中的衝擊板分離及收集具有不同慣性質量(或氣動粒徑)的懸浮微粒。但由於懸浮微粒分徑採樣器內部氣流會發生紊流，因此收集效率並不理想，一般是透過在衝擊板的表面塗覆潤滑油，以對於提高懸浮微粒的收集效率。

然而，衝擊板表面微粒的累積負載量會隨著收集時間持續增加，使得後續進入分徑採樣器的氣體中的懸浮微粒不再撞擊到衝擊板上，而是撞擊在堆積於此的微粒上，導致懸浮微粒的收集效率顯著下降、採樣濃度產生誤差及微粒粒徑分布往小粒徑的區間偏移等問題，因此持續收集一段時間後，往往需要清潔沖洗累積在衝擊板上的微粒並重新塗覆潤滑油。

因此，本新型之目的，即在提供一種懸浮微粒衝擊板，可以克服上述先前技術的缺點。

於是，本新型懸浮微粒衝擊板包含一基板、一多孔金屬片、一玻璃纖維濾紙、第一矽油層及第二矽油層。該多孔金屬片設置在該基板上，具有多個孔洞。該玻璃纖維濾紙設置在該多孔金屬片上。該第一矽油層形成在該玻璃纖維濾紙上。該第二矽油層含浸在該玻璃纖維濾紙及該多孔金屬片的孔洞中。

因此，本新型之另一目的，即在提供一種懸浮微粒分徑採樣器，可以克服上述先前技術的缺點。

於是，本新型懸浮微粒分徑採樣器包含一外殼、一導流管、一如上所述的懸浮微粒衝擊板及一分徑入口。該外殼界定出一位於內部的分徑腔室，且包括一連通外部的採樣口。該導流管設置在該外殼內，包括一連通該採樣口的進口端及一位在該分徑腔室中的出口端。該懸浮微粒衝擊板的第一矽油層設置在該分徑腔室，且與該導流管的出口端間隔設置。該分徑入口設置在該外殼內，且該導流管的出口端是設置在該分徑入口與該懸浮微粒衝擊板之間。

本新型之功效在於：該懸浮微粒衝擊板可提供該懸浮微粒分徑採樣器維持長時間採樣的穩定性。

以下將就本新型內容進行詳細說明：

較佳地，該等孔洞的平均直徑範圍為50-150 μm。

較佳地，該第一矽油層的厚度範圍為0.9-1.1 mm。

較佳地，該玻璃纖維濾紙的厚度範圍為0.20-0.25 mm。

較佳地，該第一矽油層及該第二矽油層是由黏度範圍為30-300 mm ²/s的矽油所形成。

較佳地，該多孔金屬片的材質為不鏽鋼。

較佳地，該分徑入口的開口方向相反於該導流管的出口端的開口方向。

較佳地，該導流管垂直於該第一矽油層的水平面。

較佳地，該分徑入口為環型開口。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

本新型將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本新型實施之限制。

參閱圖1，本新型懸浮微粒衝擊板1之一實施例包含一基板11、一多孔金屬片12、一玻璃纖維濾紙13、第一矽油層14及第二矽油層15。

該多孔金屬片12設置在該基板11上，具有多個孔洞120。該多孔金屬片12的厚度為3.4 mm，其材質為不鏽鋼316。該等孔洞120的平均直徑為100 μm。

該玻璃纖維濾紙13設置在該多孔金屬片12上。該玻璃纖維濾紙13的厚度為0.21 mm。

該第一矽油層14形成在該玻璃纖維濾紙13上。該第一矽油層14的厚度為1 mm。

該第二矽油層15含浸在該玻璃纖維濾紙13及該多孔金屬片12的孔洞120中。

該第一矽油層14及該第二矽油層15是由黏度為100 mm ²/s的矽油所形成。

參閱圖2，本新型懸浮微粒分徑採樣器2之一實施例包含一外殼21、一導流管22、一如上所述的懸浮微粒衝擊板1及一分徑入口23。

該外殼21界定出一位於內部的分徑腔室210，且包括一連通外部的採樣口211。

該導流管22設置在該外殼21內，包括一連通該採樣口211的進口端221及一位在該分徑腔室210中的出口端222。

該懸浮微粒衝擊板1的第一矽油層14設置在該分徑腔室210，且與該導流管22的出口端222間隔設置。該導流管22垂直於該第一矽油層14的水平面。

該分徑入口23設置在該外殼21內，且該導流管22的出口端222是設置在該分徑入口23與該懸浮微粒衝擊板1之間。該分徑入口23的開口方向相反於該導流管22的出口端222的開口方向。該分徑入口23為環型開口。

周圍環境的氣體可透過上述實施例的懸浮微粒分徑採樣器2的該採樣口211收集，經由該導流管22加速後，受到該懸浮微粒衝擊板1的阻擋而轉向流至該分徑入口23。氣體中具有較大慣性質量的懸浮微粒會因慣性作用撞擊該懸浮微粒衝擊板1而被收集(負載)，氣體中具有較小慣性質量的懸浮微粒則會隨著氣流被帶至該分徑入口23，藉此達到懸浮微粒的分徑。

以上述實施例的懸浮微粒分徑採樣器2作為實驗組，以聚光科技(FPI)市售的顆粒物採樣器(型號為B2151250015，塗覆潤滑油)作為對照組，進行以下測試。

[ 採樣誤差測試]

利用下式計算採樣誤差： 採樣誤差= ×100%

( Ⅰ )連續收集96小時，每6個小時採樣一次，以對照組的採樣濃度C ₁(清潔衝擊面)作為比較基準。環境PM ₁₀平均濃度為26.74±6.53 µg/m ³，環境溫度為28.61±2.07℃，相對溼度為73.41±6.07%，環境風速為1.89±1.00 km/h。

對照組採樣濃度C ₂(不清潔衝擊面)的結果顯示：在0-60小時的平均採樣誤差為-3.74±4.7%，在66-96小時的平均採樣誤差為+6.6±7.51%，且超過60小時後最高的採樣誤差為+20.9%。顯示若不清潔其衝擊面，累積負載於衝擊面的PM ₁₀容易導致懸浮微粒彈跳，而使採樣濃度產生明顯的正偏差。

實驗組採樣濃度C ₂(不清潔衝擊面)的結果顯示：在0-60小時的平均採樣誤差為-2.21±5.03%，在66-96小時的平均採樣誤差為+0.5±3.58%，且超過60小時後最高的採樣誤差僅為+7.45%。顯示若不清潔其衝擊面，其累積負載於衝擊面的PM ₁₀較不容易導致懸浮微粒彈跳，而使採樣誤差的正偏差程度較低。

( Ⅱ )連續收集35天，在第1、2、3、4、5、12、13、14、20、21、27、28、34、35天進行採樣，以對照組的採樣濃度C ₁(清潔衝擊面)作為比較基準。環境PM ₁₀平均濃度為21.28±5.42 µg/m ³，環境溫度為29.28±0.89℃，相對溼度為71.45±4.61%，環境風速為1.84±0.46 km/h。

實驗組採樣濃度C ₂(不清潔衝擊面)的結果顯示：平均採樣誤差為+0.01±2.99%，且與對照組的採樣濃度C ₁(清潔衝擊面)相比具有相當高的一致性(C ₂-C ₁線性關係的斜率為1.007、截距為0.13 µg/m ³、R ²為0.989)。顯示若不清潔其衝擊面，其仍可有效避免懸浮微粒彈跳的問題，而使採樣誤差相當接近0。

( Ⅲ )連續收集14天，在第14天進行採樣，以對照組的採樣濃度C ₁(清潔衝擊面)作為比較基準。環境PM ₁₀平均濃度為12.4±7.11 µg/m ³，環境溫度為21.81±1.5℃，相對濕度為79.66±5.77%，環境風速為2.84±0.92 m/s。

上述實施例的懸浮微粒分徑採樣器中未設置該第一矽油層14及該第二矽油層15的懸浮微粒衝擊板採樣濃度C ₂(不清潔衝擊面)的結果顯示：平均採樣誤差為+10.03%。顯示對於未設置該第一矽油層14及該第二矽油層15的採樣器來說，若不清潔其衝擊面，長期採樣會導致懸浮微粒彈跳，而使濃度產生正偏差。

[ 收集效率測試 ]

( Ⅰ )連續收集16天，環境PM ₁₀平均濃度為21.74±3.82 µg/m ³，環境溫度為30.5±0.7℃，相對溼度為68.4±5%，環境風速為6.6±3 km/h。

( Ⅱ )連續收集23天，環境PM ₁₀平均濃度為30.85±19.99 µg/m ³，環境溫度為20.34±4.0℃，相對溼度為75.02±8.27%，環境風速為6.54±0.72 km/h。

以收集效率對於氣動粒徑(aerodynamic diameter)作圖，分別得到對照組清潔衝擊面CS′、對照組不清潔衝擊面CS、實驗組清潔衝擊面ES′的收集效率曲線、實驗組不清潔衝擊面ES的收集效率曲線，並計算d _pa50(收集效率為50%對應的氣動粒徑)及GSD(幾何標準偏差，利用下式計算)，結果如下表1所示。 GSD= 【表1】 d pa50(µm) GSDCS′10.441.48CS(Ⅰ)10.191.57CS(Ⅱ)9.761.61ES′10.421.39ES(Ⅱ)10.411.43

由上表1可以清楚得知：

(1) 對照組不清潔衝擊面CS與清潔衝擊面CS′的d _pa50具有明顯差異，而實驗組不清潔衝擊面ES與清潔衝擊面ES′的d _pa50非常接近。顯示若不清潔其衝擊面，對照組的d _pa50會隨著收集時間而降低，實驗組的d _pa50則幾乎不受到收集時間影響。

(2) 對照組不清潔衝擊面CS與清潔衝擊面CS′的GSD具有明顯差異，而實驗組不清潔衝擊面ES與清潔衝擊面ES′的GSD較接近。顯示若不清潔其衝擊面，對照組的GSD會隨著收集時間而顯著升高且明顯偏離1，實驗組的GSD則受到收集時間微幅影響。

此外，對照組不清潔衝擊面CS(Ⅰ)在第3天時已經有0.93 mg的微粒負載，到第16天時增加到4.87 mg，對照組不清潔衝擊面CS(Ⅱ)到第23天時，微粒負載達到8.74 mg。

綜上所述，本新型懸浮微粒衝擊板1藉由該第一矽油層14覆蓋所收集的具有較大慣性質量的懸浮微粒，並藉由該玻璃纖維濾紙13及該多孔金屬片12含浸該第二矽油層15，得以使該第一矽油層14不易被氣流吹散而維持其衝擊表面，可有效避免懸浮微粒彈跳的問題，且可使本新型懸浮微粒分徑採樣器2的採樣結果較不受到收集時間影響，以維持長時間採樣的穩定性，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧懸浮微粒衝擊板

11‧‧‧基板

12‧‧‧多孔金屬片

120‧‧‧孔洞

13‧‧‧玻璃纖維濾紙

14‧‧‧第一矽油層

15‧‧‧第二矽油層

2‧‧‧懸浮微粒分徑採樣器

21‧‧‧外殼

210‧‧‧分徑腔室

211‧‧‧採樣口

22‧‧‧導流管

221‧‧‧進口端

222‧‧‧出口端

23‧‧‧分徑入口

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： ［圖1］是本新型懸浮微粒衝擊板的一實施例的一剖面示意圖；及 ［圖2］是本新型懸浮微粒分徑採樣器的一實施例的一剖面示意圖。

Claims (10)

1. 一種懸浮微粒衝擊板，包含： 一基板； 一設置在該基板上的多孔金屬片，具有多個孔洞； 一設置在該多孔金屬片上的玻璃纖維濾紙； 形成在該玻璃纖維濾紙上的第一矽油層；及 含浸在該玻璃纖維濾紙及該多孔金屬片的孔洞中的第二矽油層。
2. 如請求項1所述的懸浮微粒衝擊板，其中，該等孔洞的平均直徑範圍為50-150 μm。
3. 如請求項1所述的懸浮微粒衝擊板，其中，該第一矽油層的厚度範圍為0.9-1.1 mm。
4. 如請求項1所述的懸浮微粒衝擊板，其中，該玻璃纖維濾紙的厚度範圍為0.20-0.25 mm。
5. 如請求項1所述的懸浮微粒衝擊板，其中，該第一矽油層及該第二矽油層是由黏度範圍為30-300 mm ²/s的矽油所形成。
6. 如請求項1所述的懸浮微粒衝擊板，其中，該多孔金屬片的材質為不鏽鋼。
7. 一種懸浮微粒分徑採樣器，包含： 一外殼，界定出一位於內部的分徑腔室，且包括一連通外部的採樣口； 一設置在該外殼內的導流管，包括一連通該採樣口的進口端及一位在該分徑腔室中的出口端； 一如請求項1所述的懸浮微粒衝擊板，該懸浮微粒衝擊板的第一矽油層設置在該分徑腔室，且與該導流管的出口端間隔設置；及 一設置在該外殼內的分徑入口，且該導流管的出口端是設置在該分徑入口與該懸浮微粒衝擊板之間。
8. 如請求項7所述的懸浮微粒分徑採樣器，其中，該分徑入口的開口方向相反於該導流管的出口端的開口方向。
9. 如請求項7所述的懸浮微粒分徑採樣器，其中，該導流管垂直於該第一矽油層的水平面。
10. 如請求項7所述的懸浮微粒分徑採樣器，其中，該分徑入口為環型開口。