防止微粒负载效应、具有湿润冲击表面的惯性冲击器的制作方法

本发明是有关一种微粒冲击器，具体来说，特别是一种可减少微粒负载效应影响的微粒冲击器。

背景技术：

随着越来越多的纳米产品问世，在制造及使用过程中，纳米微粒可能会逸散或释出。许多研究结果显示，人体所吸入的纳米微粒会对健康造成影响，而为了评估工作场所中的纳米微粒对于相关从业人员的健康危害，因此采集不同粒径的纳米微粒并进行后续成分分析是必要的。

微粒冲击器(particleimpactor)是一种现有的微粒收集装置，当气流通过喷嘴后向下冲击冲击板，因气体无法贯穿冲击板而使气流做一个90度的转弯，因此大于特定气动粒径(或称截取粒径)的微粒，无法随着气流流线移动则被冲击板所收集；反之，小于特定气动粒径的微粒，则会随着气流流线离开冲击面至下游的微粒采样装置或微粒监测设备。

然而，随着采样时间增加，在喷嘴下方的冲击板上会逐渐形成微粒堆积(particlemoundorparticledeposit)，使后续所收集微粒撞击于先前所累积的微粒而非冲击面，而可能使小于特定气动粒径的微粒被收集，导致冲击器的截取直径下降，使冲击器下游的微粒采样或监测浓度被低估。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一目的在于提供一种可防止微粒负载效应、具有湿润冲击表面的惯性冲击器。通过连续性或间歇性的由冲击板中心下方导入液体以去除微粒堆积，且冲击表面被液体润湿可防止微粒反弹，因此可维持冲击器固定的截取直径及准确的微粒采样或监测浓度。

微粒冲击器包含上壳体、冲击部及下壳体。上壳体具有气体入口及与其连接的圆形喷嘴。其冲击部具有冲击井，在该冲击井下部为冲击表面，喷嘴设置的位置正对于冲击面中心的上方，冲击面中心下方设有液体输入口，通过连续或间歇性导入液体形成湿润冲击表面且去除微粒堆积，同时液体由冲击表面上的液体排出路径排出。其下壳体具有气体出口通道可连接至微粒采样装置或监测设备。

于此实施例中，空气依序经由气体入口及圆形喷嘴进入冲击井，采样气体中的大于特定气动粒径的微粒，因具有足够惯性的微粒，无法随着气流移动则被湿润冲击表面所收集，小于特定气动粒径的微粒则会离开冲击器收集至采样装置或监测设备。通过本发明利用连续或间歇性导入液体可湿润冲击表面，可防止微粒反弹并去除微粒的堆积，液体由排出路径排出，空气经由下游气体出口排出至采样装置或监测设备。本发明可维持冲击器固定的截取直径，及准确粒采样或监测浓度。

微粒冲击器用以收集空气中特定气动粒径大小的微粒，包含上壳体、冲击部及下壳体。上壳体具有气体入口、与气体入口连接的喷嘴以及外壳体。冲击部与上壳体连接设置，包含冲击井、冲击表面、输入路径及排出路径，冲击井所围的空腔是对应于该喷嘴，冲击表面位于冲击井的底部，其上具有滤纸，液体输入路径于冲击表面上形成输入口，液体排出路径于冲击表面上形成排出口，其中排出口与输入口之间具有预设间距。下壳体与冲击部连接设置，具有气体出口。其中，空气依序经由气体入口、喷嘴进入冲击部，且空气中大于特定气动粒径的微粒是由冲击表面所收集，而后空气经由气体出口排出。

于一实施例中，滤纸是为玻璃纤维滤纸。

于一实施例中，输入口设置于冲击表面中心。

于一实施例中，排出口设置于冲击表面边缘。

于一实施例中，至少部分微粒是由液体输入路径注入的液体冲洗后经液体排出路径排出。

于一实施例中，液体是为连续注入的去离子水。

于一实施例中，液体是为间歇性注入的油体。

于一实施例中，冲击表面自该中心至边缘具有一倾斜角度。

于一实施例中，冲击表面具有一凹槽，凹槽内具有一多孔金属片，且滤纸是置放于多孔金属片上。

于一实施例中，喷嘴是对应于冲击表面的中心设置。

本发明的附加特征及优点将于随后的描述中加以说明使其更为明显，或者可经由本发明的实践而得知。本发明的其他目的及优点将可从本案说明书与其权利要求书以及附加附图中所述结构而获得实现与达成。

附图说明

图1为本发明微粒冲击器的一实施例剖视图。

图2为本发明与现有微粒冲击器的实测图。

图3a为现有微粒冲击器的微粒堆积图。

图3b为本发明微粒冲击器的微粒堆积图。

图4为本发明与现有微粒冲击器的另一实测图。

图5为本发明微粒冲击器的另一实施例剖视图。

主要元件符号说明：

1微粒冲击器11上壳体

12冲击部13下壳体

111气体入口112喷嘴

113外壳体120冲击井

121冲击表面122液体输入路径

123液体排出路径124滤纸

125多孔金属片131气体出口

1211凹槽1221输入口

1231排出口

具体实施方式

以下将以附图配合文字叙述公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。此外，为简化附图起见，一些现有的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘出。

请参阅图1，微粒冲击器1包含彼此连接的上壳体11、冲击部12及下壳体13。上壳体11较佳具有气体入口111、与气体入口111连接的喷嘴112，以及由上壳体11向下延伸的外壳体113。气体入口111用以接收外界的空气。冲击部12包覆于外壳体113内部，具有冲击井120，其所围的空腔是对应于喷嘴112。冲击井120下方具有冲击表面121，冲击表面121上设有液体输入路径122及液体排出路径123。空气进入气体入口111并经喷嘴112进入冲击部12。液体输入路径122在冲击表面121中心位置上形成输入口1221。输入口1221较佳对应喷嘴112的位置设置。液体排出路径123具有排出口1231。排出口1231较佳形成于冲击表面121的边缘。下壳体13与冲击部12连接设置，具有气体出口131。

据此设计，空气可以依序经由气体入口111、喷嘴112进入冲击部12。空气中大于特定气动粒径的微粒会被湿润冲击表面121所收集。详细而言，空气进入冲击部12之后，由于无法贯穿冲击表面，使得气流随着冲击器1内部空间转弯而由气体出口131排出。因此，空气中大于特定气动粒径的微粒，即无法随着气流流线移动而被湿润冲击表面121所收集。

于本实施例中，若以pm2.5为例，则空气中气动粒径大于2.5μm的微粒会为湿润冲击表面121所收集。于其他实施例本发明可以做成不同截取粒径的冲击器，若以pm10微粒冲击器为例，则气动直径大于10μm的微粒会为湿润冲击表面121所收集。若以pm0.1为例，则气动直径大于0.1μm的微粒会为湿润冲击表面121所收集，以此类推。

然而，为避免微粒堆积于湿润冲击表面121上，影响惯性冲击器的截取直径。于本实施例中，利用湿润冲击表面或在冲击表面放置湿润滤纸，通过连续或间歇性导入液体冲洗湿润表面或湿润滤纸124表面上微粒的堆积可避免此情形。具体来说，利用湿润冲击表面121或在湿润冲击表面上设置湿润滤纸124，于本实施例中，滤纸124是使用玻璃纤维滤纸，但不以此为限。其目的在于使冲击表面保持湿润，提升冲击器微粒去除效能。液体输入路径122(相对于输入口1221的另一端)可外接泵浦(图未示)，利用泵浦将液体注入。液体排出路径123(相对于排出口1231的另一端)亦可外接泵浦(图未示)连接，用以将液体抽出。

通过连续不间断或间歇性注入的液体，能将冲击表面或滤纸124浸湿，并于湿润冲击表面121或湿润滤纸124表面形成均匀分布的水膜。当空气进入冲击部12时，气动粒径大于2.5μm的微粒会被湿润冲击表面121或湿润滤纸所收集，而气动粒径小于2.5μm的微粒则会随气流进入下壳体13，并经气体出口131排出。由于冲击表面及滤纸124表面具有水膜，亦即，通过泵浦将液体注入及抽出，湿润冲击表面121及湿润滤片124表面的水膜是处于持续流动的状态，可减少微粒堆积于湿润冲击表面或湿润滤片124表面。此外，连续流动的液体亦可用作清洗滤纸124表面的用途，无需额外清洁。

于本实施例中，注入的液体是使用去离子水。如将液体出口123连接的泵浦搭配其他化学分析仪器(例如：线上即时气体-水溶液离子自动监测系统，但不以此为限)，亦可针对所排出的去离子水(滤纸所收集的微粒会溶于其中)进行微粒化学性的分析。

于本实施例中，排出口1231与输入口1221之间具有预设间距，即冲击表面121中心至边缘的距离。然而，于其他实施例中，亦可自行设计其间距，并无特定限制。

需说明的是，为加强排水效果，可将冲击表面121设计为具有倾斜角度的实施例，但不以此为限。具体来说，是由冲击表面121中心向其周围向下(重力方向)倾斜。

请参阅图2、图3a及图3b的实测图，是为连续17天进行微粒采样后，湿润冲击表面微粒堆积的数据及照片。图2的wellimpactorninety-six(wins)及图3a是为滤片滴入1ml硅油的冲击表面的实测图，可以明显看出，于长时间采样下，如不清洁冲击表面则会导致微粒累积于滤纸上，其微粒采样误差随采样时间时间增加而增加。图2的本发明及图3b是为本发明微粒冲击器的湿润冲击表面的实测图，可以看出微粒收集几乎无偏差，且并无微粒堆积的情况发生。

请再参阅图4，是为wins与本发明微粒冲击器在不同微粒负载下截取直径的变化图。如图所示，本发明的微粒冲击器在不同微粒负载下，其截取直径变化不随着微粒负载增加而下降，表示能维持冲击器的截取直径，其余的微粒冲击器的截取直径则随着微粒负载增加而下降，表示冲击器受到微粒堆积影响。

于其他实施例中，注入的液体亦可使用油体，例如硅油，但不以此为限。其差异在于，若使用油体注入使用，由于其粘性大于去离子水，且挥发时间也较去离子水为长。因此，无需连续不断地注入即可具有湿润冲击表面121及滤纸124并维持其上具有油膜的效果。然而，为避免长时间收集而产生微粒堆积，仍需间歇性地注入油体，将可能堆积的微粒冲刷排出。

本发明的另一实施例，如图5所示，可于湿润冲击表面121向下(朝气体出口的方向)开设凹槽1211，并将多孔金属片125放置于凹槽1211内，并且，于多孔金属片125上方设置滤纸(filter)，例如玻璃纤维滤纸。于本实施例中，滤纸124表面与冲击表面121可以处于同一水平面，但不以此为限。使用多孔金属片125取样后能经萃取作为化学分析使用。其余结构及微粒、液体的流动机制与前述实施例相同，在此不另行赘述。

本发明的pm2.5惯性冲击器只是一个实施例，亦可应用于不同截取直径的惯性冲击器，如pm10、pm1.0、pm0.25、pm0.1的惯性冲击器，亦可将其设计为针对不同微粒例径的采样器结合使用。例如，将微粒冲击器设计由上至下为pm10、pm2.5及pm0.1串接的多阶冲击器型式，即可收集不同粒径的微粒进行分析。

相较于现有技术，本发明的微粒冲击器通过连续或间歇性导入液体冲洗湿润冲击表面或湿润滤纸上微粒的堆积，能有效地减少因微粒堆积而造成截取直径下降的问题，能长时间的维持冲击器的截取直径，减少微粒的采样误差。