粒子分离装置以及粒子测定装置的制造方法_2

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并且,通过驱动风扇4,将从导入流路5a导入的气体所包含的粒子利用其惯性力在分支部A分离即分粒为包含粗大粒子的主流路5b和包含微小粒子的支流路5c。此外,后述从导入流路5a导入的气体所包含的粒子的分粒原理。
[0088]作为测定微小粒子的测定部的传感器I设置在支流路5c的途中,测定通过支流路5c的气体中的微小粒子的量。具体地,该传感器I例如利用对通过的气流中的微粒子照射光、检测从微粒子散射的光的光散射法来测定气体中的微小粒子的量。但是,传感器I并非一定限于光散射法,也可以利用重量法测定气体中的微小粒子的量。另外,作为测定微小粒子的测定部的粒子检测部不限于传感器1,也可以是具备例如捕获收集微小粒子的过滤器、对由该过滤器捕获收集的微小粒子进行测定的装置。即,粒子检测部也可以是例如利用了光散射的浓度测定装置、成分分析装置,或者也可以是带过滤器的粒子捕集装置。
[0089]风扇4在本实施方式中仅设有I个。并且,发挥作为产生从导入流路5a经过主流路5b朝向主流排出路5d的气流以及从导入流路5a经过支流路5c朝向主流排出路5d的气流的流体驱动部的功能。风扇4中的前表面的气体吸入面4a与主流排出路5d和支流排出路5e连接。
[0090]此外,在本实施方式中,如上所述,经过支流路5c的气流也经由支流排出路5e由风扇4排出,由此,用I个风扇4构成流体驱动部。但是,在本实用新型中,并非一定限于此,也可以是例如通过在支流路5c设置其它风扇4来用2个风扇4构成流体驱动部。
[0091]另外,本实施方式的流体驱动部包括风扇4。但是,并非一定限于此,只要是能产生从导入流路5a经由主流路5b或者支流路5c朝向主流排出路5d和支流排出路5e的气流的装置即可。例如流体驱动部也可以是泵。
[0092]另外,在本实施方式中,在主流排出路5d和支流排出路5e之间设有例如隔板6,防止从主流路5b经过主流排出路5d和支流排出路5e向支流路5c逆流。但是,在本实用新型中,也可以是,不一定存在该隔板6。
[0093]另外,在具备本实施方式的粒子分离装置20A的粒子测定装置1A中,如图1所示,设有:电力供给部21,其供给用于作为流体驱动部的风扇4产生驱动输出的电力;以及驱动控制部22,其控制从该电力供给部21向风扇4的驱动电力的供给。由此,在具备本实施方式的粒子分离装置20A的粒子测定装置1A中,不仅能测定微小粒子Sb,还能进行微小粒子8b加上粗大粒子8a的全粒子测定。
[0094][粒子分离方法和粒子测定方法]
[0095]基于图1和图3说明具备上述构成的粒子分离装置20A的粒子测定装置1A中的粒子的分离方法和粒子测定方法。图3是示意地表示经过导入流路5a向系统内导入的含粒子流体在分支部A的分粒状态的截面图。
[0096]在具备本实施方式的粒子分离装置20A的粒子测定装置1A中,如图1所示,利用风扇4的驱动,包含浮游粒子的空气的流体(以下记为“含粒子流体”)经过以锥状倾斜的导入流路5a作为气流7a导入粒子测定装置1A内。导入流路5a成为在与气流7a的方向垂直的截面形状中流路截面积随着朝向分支部A变小的构成。因此,导入到导入流路5a的含粒子流体沿着气流7a随着朝向分支部A而加速。因此,导入流路5a也称为流体加速部。
[0097]含粒子流体的气流7a在分支部A中分支为主流7b和支流7c。主流7b和支流7c分别经过被风扇4吸引的主流路5b和支流路5c。由I个风扇4分支为主流7b和支流7c进行吸引,由此能将大气等含粒子流体经过导入流路5a向系统内导入。
[0098]向系统内被吸引的含粒子流体,如图3所示,当气流7a在分支部A中分支为主流7b和支流7c时,被分粒为包含希望粒径的微小粒子8b的含粒子流体和包含希望粒径以外的粗大粒子8a的含粒子流体。此时,在主流7b中包括包含希望粒径以外的粗大粒子8a的含粒子流体。另一方面,在支流7c中包括包含希望粒径的微小粒子Sb的含粒子流体。
[0099]说明上述粒子的分粒原理。
[0100]由风扇4吸引到系统内的含粒子流体,如图3所示,随着朝向导入流路5a的分支部A而加速。在分支部A中,根据斯托克斯公式,含粒子流体所包含的粒子是否沿着沿气流7a的方向的主流7b运动取决于粒子的密度、直径、速度以及含粒子流体的粘性。
[0101]因而,含粒子流体所包含的粒子具有粒径越大则越快的速度,因此沿着含粒子流体的运动方向。因此,粒径比较大的粗大粒子8a的惯性力较大,因此被沿着气流7a的方向的主流7b输送而从主流路5b向主流排出路5d排出。其结果是,不易进入支流7c侦U。
[0102]另一方面,粒径比较小的微小粒子Sb的惯性力较小。所以,微小粒子Sb的移动由含粒子流体的粘性支配。因此,微小粒子Sb主要由与主流7b为逆向的支流7c输送,送入支流路5c。此外,一部分由主流7b输送而送入主流路5b。这样,能利用分支部A中的粒子的速度仅将特定粒径以下的粒子向支流7c引导。
[0103]这样,在本实施方式的粒子分离装置20A中,利用上述流路构成和风扇4的配置等,被风扇4吸引的含粒子流体所包含的粗大粒子8a当风扇4以所需的驱动电力驱动时,在分支部A中不会向在与主流路5b为逆向延伸的支流路5c混入。另一方面,微小粒子Sb存在于主流路5b和支流路5c两者。
[0104]下面,包含向支流路5c送入的微小粒子8b的含粒子流体如图1所示,被支流7c输送而通过传感器I。这样通过传感器1,由此测定含粒子流体所包含的微小粒子8b的量。
[0105]在支流路5c中包含通过了传感器I的微小粒子8b的含粒子流体朝向支流排出路5e流出。
[0106]另一方面,导入流路5a、主流路5b以及风扇4按大致同一方向排列设置。通过采用该构成,粗大粒子8a不向支流路5c逆流,在向主流路5b分支后,易于经由主流排出路5d向外部排出。所以,能有效地去除非测定对象的粗大粒子8a。
[0107]这样,包含粗大粒子8a的含粒子流体的主流7b经过以从分支部A朝向配置在下侧的主流排出路5d成为最短距离的方式延伸的主流路5b而从主流排出路5d排出。另一方面,包含微小粒子8b的含粒子流体的支流7c从分支部A、经过在与主流路5b为逆向延伸并经由传感器I迂回而与支流排出路5e合流的支流路5c后、从支流排出路5e排出。这样,粗大粒子8a和微小粒子Sb由分支部A分粒,因此从外部吸引的含粒子流体中的、包含粗大粒子8a的含粒子流体不经过传感器I地向外部排出。另一方面,包含微小粒子8b的含粒子流体在由传感器I测定量后,向外部排出。
[0108]如上所述,在本实施方式的粒子分离装置20A和粒子测定装置1A中,将从外部吸引的含粒子流体的气流7a在分支部A中分支为主流7b和支流7c,当进行该分支时,进行粗大粒子8a与微小粒子8b的分粒。而且,使主流7b和主流排出路5d与支流7c和支流排出路5e在一个气体吸入面4a中合流而向外部排出。另外,主流7b与支流7c的分支由单一的风扇4来实现。并且,通过在支流路5c的途中设置传感器I来测定支流7c的含粒子流体中的微小粒子8b的量。
[0109]所以,与使用2台泵的2个驱动源的专利文献I的技术相比,能实现小型且便宜的微粒子测定器。
[0110]在此,主流路5b的主流7b的流速和支流路5c的支流7c的流速需要进行高精度调节。例如,在主流7b的流速比最佳值大且支流7c的流速比最佳值小的情况下,不仅粗大粒子8a而且微小粒子8b的大半也在主流路5b侧流动。其结果是,流向支流路5c侧的微小粒子Sb的量很少,因此无法适当地区分粗大粒子8a和微小粒子Sb。相反地,在主流7b的流速比最佳值小、且支流7c的流速比最佳值大的情况下,粗大粒子8a的一部分向支流路5c侧流动,依然无法适当地区分粗大粒子8a和微小粒子8b。主流7b的流速和支流7c的流速分别由主流路5b和支流路5c的流路阻力和风扇4的排气速度来决定。其中,流路阻力是由主流路5b和支流路5c的形状决定的值,不改变流路形状就无法进行调节。另一方面,排气速度是仅通过调节风扇4的输出就能调节的值,比较容易调节。因此,如专利文献I的技术那样,在对图13所示的粗大粒子排出用直管部111和微粒子抽取用直管120利用个别的风扇进行排气的构成中,能容易地进行分别在粗大粒子排出用直管部111和微粒子抽取用直管120中的流体流速的调节。对此,粒子测定装置1A利用单一的风扇4对主流路5b和支流路5c两者进行排气。因此残留有通过风扇4的输出无法自由地调节各自的流路中的排气速度即主流7b和支流7c的流速的问题。
[0111]另外,相对于主流7b和支流7c的流速,为了充分地运用风扇4的排气速度,优选采用尽量增大风扇4中的气体吸入面4a的面积、并将其用于排气的方式。为了采用该方式,粒子测定装置1A成为将使主流路5b和主流排出路5d与支流路5c和支流排出路5e合流的气体吸入面4a与风扇4连接的构成。
[0112]在这种构成中,在风扇4的气体吸入面4a被堵塞的情况下,阻力变大而无法充分地发挥风扇4的作为驱动源的性能。所以,为了充分地发挥风扇4的性能,粒子测定装置1A在风扇4中的吸气侧的正上方的部分设有具有与气体吸入面4a相同程度的面积的空间。即,确保由气体吸入面4a与主流排出路5d和支流排出路5e形成的空间。其结果是,主流7b经过由主流排出路5d和气体吸入面4a形成的空间而向外部排出。另一方面,支流7c经过由支流排出路5e和气体吸入面4a形成的空间而向外部排出。
[0113]在此,如图3所示,在本实施方式的粒子测定装置1A中,支流路5c的流路长度比主流路5b的流路长度长。因此,与主流7b相比,支流7c的流路阻力更大。其结果是,能降低分支部A处的支流7c的流速。
[0114]该情况下,相反地在主流7b与支流7c合流的气体吸入面4a中,主流7b与支流7c相比流速更大,因此产生紊流。其结果是,在主流排出路5d和支流排出路5e中,主流7b所包含的粗大粒子8a的一部分有可能向支流路5c侧逆流。
[0115]因此,在本实施方式的粒子测定装置1A中,如图1所示,优选在主流排出路5d和支流排出路5e之间设有将从主流路5b排出的主流7b与从支流路5c排出的支流7c隔开的隔板6。该隔板6设置在主流排出路5d和支流排出路5e的例如中央。即,被隔板6隔开的气体吸入面4a的面积在主流排出路5d和支流排出路5e中成为相同的。利用该隔板6防止主流7b与支流7c合流。其结果是,能防止粒子在主流路5b和支流路5c之间逆流。
[0116]此外,隔板6的位置不限于主流排出路5d和支流排出路5e的中央。也可以是,例如在被隔板6隔开的气体吸入面4a中,主流7b所通过的面积与支流7c所通过的面积不同。这样,在主流排出路5d和支流排出路5e中将隔板6配置在从中央偏离的位置,由此能实现主流7b的流速和支流7c的流速的比率发生了变化的粒子测定装置10A。
[0117]另外,也可以是,隔板6的角度、厚度在主流路5b侧和支流路5c侧之间不同。另夕卜,图1所示的隔板6是平板形状。但是,隔板6的形状如果是防止主流7b与支流7c的合流的构成,则不限于平板形状,也可以是具有曲面的形状。而且,隔板6也可以是在支流排出路5e中包围支流7c的出口部分的结构。
[0118][全粒子测定]
[0119]然而在具备上述构成的粒子分离装置20A的粒子测定装置1A中,在对风扇4从电力供给部21供给额定电压时,传感器I只能进行将粒子的尺寸分离后对仅包含固定范围的微小粒子的支流7c的粒子进行测定的微小粒子测定模式下的测定。
[0120]然而,优选能使用具备本实施方式的粒子分离装置20A的粒子测定装置1A进行不对微粒子的尺寸进行分离地对包含混有微粒子和粗大粒子的气流的粒子进行测定的全粒子测定模式下的测定。
[0121]在此,以往没有利用一个检测器用简单的方法能进行微小粒子测定模式和粗大粒子测定模式、或者微小粒子测定模式和全粒子测定模式两者的粒子分离装置和采用粒子分离方法的粒子测定装置。即,以往已知例如利用使用离心力的粒子分离装置对气体所包含的粒子的尺寸进行分离、对分离后的粒子进行检测的粒子测定装置。但是,在现有的粒子测定装置中,在例如使风扇等流体驱动部持续地高速旋转的微粒子测定模式下,仅
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