专利名称：冷凝装置的制作方法
冷凝装置本发明涉及用于与粒子计数器一起使用的冷凝装置。更特别地，本发明涉及可增 加气体夹带的纳米粒子的有效尺寸使得其可由光学粒子计数器检测的冷凝装置。
背景技术：
目前存在关于被无意地排放到空气中的纳米粒子的健康影响的极大关注。例如， 在英国近年来，在呼吸系统疾病和过敏性上500%的增加与通过柴油发动机和其他燃烧处 理所排放的粒子部分相关。虽然主要的焦点是在柴油机排放上，但是注意力正转向其他 潜在的来源如使用化石燃料的发电、焚化、核能发电和飞机排放。涉及排放烟雾的处理的 所有重工业具有纳米粒子排放的潜在问题。这样的处理包括冶炼、烧制、玻璃制造、焊接 (welding)，锡焊(melting)、核能发电和焚化。在消费品公司之中也存在关注，洗衣粉中使 用的酶、粉末涂料和一次性尿布中使用的纤维以及其他产品能够导致问题。此外，US EPA正 变得越来越关注于汽油发动机排放。纳米粒子已知的是产生毒性作用。例如，它们可以跨越人类的血脑屏障并且金纳 米粒子可以穿过胎盘从母体移动至胎儿。直径约20纳米的PTFE(聚四氟乙烯)粒子的早 期研究表明，原以为是惰性不溶解的材料的空中浓度低于50 μ g/m3可能对鼠是致命的。此 外，纳米管产生对鼠的比石英粉尘更大的毒性反应。除了从健康的角度关注，在微电子、制药、医疗、激光和光纤光学行业中的成千上 万的洁净室中维持标准方面，空中纳米粒子的消除或控制是重要的。小粒子可以如下面表1中所示的进行分类。表 权利要求
1.一种用于增加气体夹带的粒子的尺寸以便使所述气体夹带的粒子由粒子检测器可 检测的装置，所述装置包括蒸发室和冷凝器；所述蒸发室具有入口和出口，所述入口用于允许气体进入所述蒸发室，而含蒸汽的气 体可以穿过所述出口离开所述蒸发室；所述蒸发室具有布置在其中的加热元件和多孔载体，所述加热元件与所述多孔载体直 接接触，其中所述多孔载体在其上承载可蒸发物质并且所述加热元件是可加热的以使所述 可蒸发物质蒸发以在所述蒸发室内形成蒸汽；所述冷凝器与所述蒸发室的所述出口流体连通，并且所述冷凝器具有用于连接到所述 粒子检测器的出口；所述装置被配置以便来自所述蒸发室的含蒸汽的气体能够流进所述冷凝器中并且所 述可蒸发物质到气体夹带的粒子上的冷凝在所述冷凝器中发生以增加所述粒子的尺寸，以 便它们能够由粒子检测器来检测。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述蒸发室具有至少两个入口，其中一个用来允 许包含气体夹带的粒子的样气进入所述蒸发室中，并且其中另一个可连接到大体上不含粒 子的载气的源。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述冷凝器具有至少两个入口，一个入口与所述 蒸发室流体连通并且另一个入口用来允许包含气体夹带的粒子的样气进入所述冷凝器中。
4.一种用于增加气体夹带的粒子的尺寸以便使所述气体夹带的粒子由粒子检测器可 检测的装置，所述装置包括可蒸发物质的源；加热工具，其引起所述可蒸发物质的蒸发以形成蒸汽； 入口，其用于允许包含气体夹带的粒子的样气进入； 冷凝器，所述冷凝器设置有用于连接到所述粒子检测器的出口 ； 所述装置被配置使得所述蒸汽到气体夹带的粒子上的冷凝在所述冷凝器中发生以增 加所述粒子的尺寸，以便它们能够由所述粒子检测器来检测；其特征在于所述可蒸发物质选自邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和二甲亚砜。
5.一种用于增加气体夹带的粒子的尺寸以便使所述气体夹带的粒子由粒子检测器可 检测的装置，所述装置包括蒸发室；冷凝器，其与所述蒸发室流体连通并具有用于连接到粒子检测器的出口 ； 加热元件和多孔载体，其每一个被布置在所述蒸发室内，所述多孔载体在其上承载可 蒸发物质并且所述加热元件是可加热的以使所述可蒸发物质蒸发以在所述蒸发室内形成 蒸汽；第一入口，其用于允许载气流进入所述蒸发室中以承载蒸汽直到所述冷凝器； 第二入口，其在所述多孔载体的下游并且包含气体夹带的粒子的样气的流能够穿过所 述第二入口被引入；所述装置被配置以便所述可蒸发物质到所述样气中的所述气体夹带的粒子上的冷凝 在所述冷凝器中发生以增加所述粒子的尺寸，以便它们能够由粒子检测器来检测。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述可蒸发物质是具有在大气压下的沸点是至少110°C，例如至少120°C的液体。
7.根据权利要求4或权利要求6所述的装置，其中，所述可蒸发物质可蒸发物质是邻苯二甲酸二甲酯。
8.根据权利要求2、5和6中任一项所述的装置，其中，所述载气是空气。
9.根据权利要求1-3和5-8中任一项所述的装置，其中，所述多孔载体由多孔陶瓷材料 或多孔织物形成。
10.根据权利要求1-3和5-9中任一项所述的装置，其中，所述多孔载体围绕所述加热 元件。
11.根据权利要求1-3和5-10中任一项所述的装置，其中，温度传感器被布置在所述蒸 发室内。
12.根据权利要求5和其任一从属权利要求所述的装置，其中，所述第二入口被安排以 便其通向所述蒸发室。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第二入口具有延伸进入所述蒸发室中的 喷嘴和/或所述第二入口与连通所述冷凝器的出口孔成一直线。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第二入口与连通所述冷凝器的出口孔成 一直线并且所述第二入口具有比所述出口孔的截面面积小的截面面积。
15.根据权利要求5-10中任一项所述的装置，其中，所述第二入口被安排以便其通向 所述冷凝器。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述蒸发室的出口孔设置有喷嘴，所述喷嘴延 伸进入所述冷凝器中至与所述第二入口同水平的位置或在所述第二入口的下游的位置。
17.根据权利要求5-10中任一项所述的装置，其中，所述装置被配置使得 所述第二入口被安排以便其通向所述蒸发室和所述冷凝器之间的中间室；所述中间室由分隔壁分成上游子室和下游子室，所述壁中的中心孔提供这两个子室之 间的连通，由此所述第二入口通向所述上游子室；第三入口通向所述下游子室，所述第三入口可连接到过滤气体的供应； 喷嘴被提供，其从所述蒸发室的出口孔延伸进入所述冷凝器中至所述上游子室中的一 位置，所述位置与所述第二入口同水平或在所述第二入口的下游；所述下游子室包含圆柱挡板，所述圆柱挡板与所述喷嘴和所述分隔壁中的所述中心孔 对齐，并且所述第三喷嘴通向围绕所述圆柱挡板的空间。
18.根据在前权利要求中任一项所述的装置，其中，冷却工具被提供以辅助冷却所述冷 凝器中气体、蒸汽和粒子的混合物。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述冷却工具包括用于将空气流指引到所述 冷凝器的外部表面上的一个或多个风扇，例如一个风扇或两个风扇。
20.根据在前权利要求中任一项所述的装置，其中，所述冷凝器具有比圆筒的表面积与 体积比大的表面积与体积比。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述冷凝器设置有具有大致扁平的截面的区域。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的装置，其中，所述冷凝器具有大体上矩形的截面。
23.根据权利要求18所述的装置，其中，所述冷却工具采用处于与所述冷凝器的外部 表面接触的冷却元件的形式。
24.根据权利要求18所述的装置，其中，所述冷却工具包括热电冷却设备或由热电冷 却设备组成。
25.根据在前权利要求中任一项所述的装置，其中，所述冷凝器设置有用于从所述冷凝 器的内壁除去冷凝物质的工具。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，用于除去冷凝物质的所述工具包括沿其长度 的部分的全部延伸的一个或多个引流管，所述引流管由液态冷凝物能够通过的可渗透壁或 膜与所述冷凝器的内部隔开，所述引流管具有可连接到泵的一个或多个出口以从所述管提 取液态冷凝物。
27.根据权利要求沈所述的装置，其中，所述管通过借助于一个或多个纵向延伸的可 渗透壁或膜在其长度的至少部分上分割所述冷凝器的内部来形成。
28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述可渗透壁或膜设置有将冷凝物从所述冷 凝器的内部吸入所述引流管的毛细管。
29.根据权利要求观所述的装置，其中，所述壁或膜由(a)具有毛细管尺寸<0.1毫米 的陶瓷或不锈钢过滤材料；或(b)多孔材料形成。
30.根据权利要求1- 中任一项所述的装置，其包含用于改变所述多孔载体的温度和 /或所述冷凝器或其部分的温度的工具，以便控制所关注的粒子的可检测尺寸下限，并且因 此以获得纳米粒子尺寸分布。
31.根据权利要求1-30中任一项所述的装置，其中，所述蒸发室的所述入口和出口每 个设置有唇缘或轮缘，当可蒸发物质是液体时，所述唇缘或轮缘用作对所述可蒸发物质的 泄漏的屏障。
32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述唇缘或轮缘由延伸进入所述蒸发室的入 口管或出口管的端部限定或提供。
33.根据权利要求32所述的装置，其中，所述唇缘或轮缘为1-8毫米高，更优选地为 2-5晕米尚。
34.一种用于与如由在前权利要求中任一项限定的本发明的装置一起使用的冷凝器， 所述冷凝器包括冷凝器体，其具有入口、出口和具有内部长度、内部宽度和内部高度的中空内部；入口流量分配器管，其连接到所述冷凝器体的所述入口并且延伸过所述冷凝器体的所 述内部宽度；以及出口流量分配器管，其连接到所述冷凝器体的所述出口并且延伸过所述冷凝器体的所 述内部宽度；其中，所述冷凝器体的所述内部高度小于所述入口流量分配器管和出口流量分配器管 的每个相应的内部高度；入口流量分配器管和出口流量分配器管的每一个在其壁中设置有一个或多个槽或孔， 该一个或多个槽或孔与所述冷凝器体的所述中空内部连通，以便提供从所述入口流量分配 器管穿过所述冷凝器的所述中空内部而进入所述出口流量分配器管的流动路径。
35.根据权利要求34所述的冷凝器，其中，每个流量分配器管的内部截面面积大于所述冷凝器体的内部截面面积，所述冷凝器体的所述内部截面面积为内部宽度χ内部高度。
36.根据权利要求35所述的冷凝器，其中，每个流量分配器管的内部截面面积与所述 冷凝器体的内部截面面积的比大于1. 1，优选地大于2且更优选地大于3，所述冷凝器体的 内部截面面积为内部宽度X内部高度。
37.根据权利要求34-36中任一项所述的冷凝器，其中，所述流量分配器管的所述壁带 有通向所述冷凝器体的所述中空内部的细长窄槽并且所述容器体的内部高度和所述槽的 宽度的比大于1. 1或优选地大于2或更优选地大于3。
38.根据权利要求1-33中任一项所述的装置，其设置有如在权利要求34-37中任一项 限定的冷凝器。
39.一种在冷凝粒子计数器中使用的蒸发器设备，所述蒸发器设备包括加热元件，其包括用于安装在所述冷凝粒子计数器中的蒸发室的壁中的装配部分，以 及杆部分；所述杆部分被安排以在使用中向内延伸进入所述蒸发室中；以及多孔载体，其围绕所述杆部分并与所述杆部分接触，所述多孔载体承载或能够承载可 蒸发物质；以及可选地保持工具，其用于保持所述多孔载体在所述杆部分上的适当的位置。
40.根据权利要求39所述的蒸发器设备，其中，所述杆部分是圆柱形的。
41.根据权利要求39或权利要求40所述的蒸发器设备，其中，所述多孔载体包括配合 在所述杆部分上的套管。
42.根据权利要求41所述的蒸发器设备，其中，所述多孔套管由多孔织物形成。
43.根据权利要求39-42中任一项所述的蒸发器设备，其中，所述多孔载体具有在使用 中延伸进入液态可蒸发物质的贮存器中的向下悬挂部分。
44.根据权利要求39-43中任一项所述的蒸发器设备，其中，所述加热元件的所述杆部 分具有中空内部，加热器线或加热器探针以及可选地热电偶布置在所述中空内部内。
45.根据权利要求44所述的蒸发器设备，其中，导热填充物用于使所述加热器线或加 热器探针和当存在时的所述热电偶保持在所述中空内部内的适当的位置。
46.根据权利要求45所述的蒸发器设备，其中，所述导热填充物选自包括焊料和其他 低熔点合金以及导热树脂，导热树脂如金属粒子填充的树脂，例如环氧树脂。
47.根据权利要求39-46中任一项所述的蒸发器设备，其中，所述保持工具包括配合 在所述多孔载体上以使其保持在适当的位置的夹子或穿孔套管，或由该夹子或穿孔套管组 成。
48.根据权利要求1-33和38中任一项所述的装置，其中，所述加热元件和多孔载体，或 所述加热工具，是如在权利要求39-47中任一项所限定的。
49.一种冷凝装置，其大体上如参考附图
2-20所描述的。
50.一种冷凝粒子计数器，其包括如在权利要求1-49中任一项限定的装置、冷凝器或 蒸发器设备。
51.一种组件，其包括如在权利要求1-33和38中任一项限定的连接到粒子检测器的装置。
52.根据权利要求51所述的组件，其中，所述粒子检测器能够进行单个粒子检测。
53.根据权利要求51所述的组件，其中，所述粒子检测器是粒子计数器。
54.一种使用冷凝粒子计数器对纳米粒子进行检测和计数的方法，所述冷凝粒子计数 器包括如在权利要求1-33和38中任一项限定的装置。
55.一种组件，其包括顺序连接或并联连接的、根据权利要求1-33和38中任一项的多 个冷凝装置。
56.根据权利要求55所述的组件，其中，多个冷凝室顺序连接或并联连接，并且每个冷 凝装置被配置以便在纳米粒子的不同的下检测尺寸的情况下工作。
57.一种借助于通过改变根据权利要求33的装置中的所述多孔载体的温度来变化下 检测尺寸以获得纳米粒子尺寸分布的方法。
全文摘要
本发明提供增加气体夹带的粒子的尺寸以使气体夹带的粒子可由粒子检测器检测的装置，其包括蒸发室(2)和冷凝器(7)；蒸发室(2)具有允许气体进入蒸发室的入口(1)和出口，含蒸汽气体可穿过出口离开蒸发室；蒸发室(2)具有布置在其中的加热元件(3)和多孔载体(6)，加热元件直接与多孔载体接触，其中多孔载体(6)在其上承载有可蒸发物质而加热元件(3)是可加热的以使可蒸发物质蒸发从而在蒸发室(2)内形成蒸汽；冷凝器(2)与蒸发室的出口流体连通，冷凝器(7)具有用于连接到粒子检测器的出口；该装置被配置使得来自蒸发室的含蒸汽气体可流进冷凝器且可蒸发物质到冷凝器中气体夹带的粒子上的冷凝发生以增加粒子的尺寸，使得它们能够由粒子检测器检测。
文档编号G01N15/06GK102089640SQ200980126900
公开日2011年6月8日 申请日期2009年5月8日 优先权日2008年5月8日
发明者哈拉尔德·威廉·朱利叶斯·格内武赫, 鲍里斯·扎卡尔·戈尔布诺夫 申请人:纳纽姆有限公司