水膜式微粒冲击器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微粒采样器，特别是指一种微粒冲击器。
【背景技术】
[0002]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，采集不同粒径的纳米微粒并进行后续成分分析是必要的。
[0003]微粒冲击器(particle impactor)是一种常见的微粒收集装置,其在喷嘴后方设置一与气流方向垂直的冲击板，由此气流中较大的微粒将因惯性而撞击冲击板，进而被加以收集。
[0004]然而，这些撞击冲击板的微粒也有可能发生弹跳的情形，导致无法被冲击板所收集，如此将造成冲击板的收集效率下降。除此之外，随着时间经过，冲击板上会逐渐累积微粒，这些累积在冲击板上的微粒也会增加微粒弹跳的情形，从而减低冲击板继续收集微粒的效率。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可降低微粒弹跳情形的微粒冲击器。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种可使冲击表面保持无微粒负荷状态的微粒冲击器。
[0007]为达到上述目的，本发明所提供的一种水膜式微粒冲击器，用于收集空气中的微粒，其特征在于包括:一本体，定义一腔室，所述本体具有一气流出口及一水流出口分别与所述腔室连通；一喷头，设于所述本体并具有若干喷嘴连通一气流入口及所述腔室；一冲击表面，位于所述腔室并正对各所述喷嘴，所述冲击表面上具有至少一水流入口供水流入所述腔室；空气依序经由所述气流入口及所述喷嘴进入腔室，空气中的至少部分微粒会被所述冲击表面收集，而后空气经由所述本体的气流出口排出，自所述水流入口流入所述腔室的水则在冲洗所述冲击表面的微粒后与微粒一并由所述本体的水流出口流出。
[0008]上述本发明的技术方案中，各所述喷嘴的延伸方向呈水平，所述冲击表面与各所述喷嘴的延伸方向垂直。
[0009]所述水流入口的延伸方向呈水平并正对于各所述喷嘴。
[0010]所述水流出口位于所述冲击表面下方。
[0011]采用上述技术方案，本发明通过在冲击表面开设水流入口，自水流入口流入的水可被通过喷嘴的高速空气吹散而以水珠或水膜的型态分布于冲击表面，如此空气中的微粒与水珠/水膜撞击时可减少弹跳的情形，同时水珠/水膜也可冲洗冲击表面而将冲击表面所收集的微粒带走，使冲击表面可以保持在几乎无微粒负荷的状态，改善因微粒累积而造成的弹跳情形。
【附图说明】
[0012]图1是本发明水膜式微粒冲击器的结构示意图；
[0013]图2是在有冲洗水和无冲洗水的条件下，冲击器的微粒收集效率与微粒直径的关系图；
[0014]图3是在有冲洗水和无冲洗水的条件下，冲击器的微粒收集效率与时间的关系图。
【具体实施方式】
[0015]现举以下实施例并结合附图对本发明的结构及功效进行详细说明。
[0016]如图1所不,在本发明的较佳实施例中，一种水膜式微粒冲击器包括一本体10、一喷头20及一冲击表面30，该水膜式微粒冲击器用于收集空气中的微粒，特别是可用于收集具有特定粒径的微粒。本发明的水膜式微粒冲击器可单独使用，也可与旋风式集尘器、滤纸匣等其他微粒采样器搭配使用。
[0017]本体10内部定义一腔室11，且本体10具有一气流出口 12及一水流出口 13分别与腔室11连通。
[0018]喷头20设于本体10并具有若干喷嘴21，各喷嘴21具有一微孔而连通一气流入口22及腔室11。
[0019]冲击表面30位于腔室11并正对各喷嘴21，冲击表面30上具有至少一水流入口31供超纯水等冲洗水流入腔室11。在本实施例中，冲击表面30形成于本体10围构腔室11的其中一壁面上，但在其他可能的实施例中，冲击表面30也可能形成于一独立于本体10的冲击板(图中未不)上。
[0020]通过前述设计，空气可以依序经由气流入口 22及喷嘴21进入腔室11，在气流流动方向改变的过程中，至少部分微粒将因惯性撞击冲击表面30而被加以收集，而后气流可经由本体10的气流出口 12排出本体10，自水流入口 31流入的超纯水则会被通过喷嘴21的高速气流吹散而分布于冲击表面30,在冲洗冲击表面30的同时也会一并将冲击表面30上的微粒由本体10的水流出口 13带出，从而制备含有微粒的水样，并通过离子层析仪分析水样来得到不同粒径的微粒及各种水溶性离子的浓度。
[0021]为了避免超纯水在冲击表面30上累积，本实施例喷嘴21的延伸方向设计呈水平，冲击表面30则与各喷嘴21的延伸方向垂直，由此，冲击表面30上的超纯水便可因重力而自然落下，不会在冲击表面30上累积，而本体10的水流出口 13较佳则是位于冲击表面30下方，使含有微粒的水样容易自腔室11流出。其中，气流出口 12及水流出口 13与喷嘴21的延伸方向垂直，且在延伸方向上，气流出口 12比水流出口 13更靠近气流入口 22。
[0022]另外，为了让自水流入口 31流入腔室11的冲洗水可以形成均匀分布的水珠或水膜，水流入口 31的延伸方向也可设计呈水平并正对各喷嘴21。在冲击表面30仅形成一水流入口 31的场合，水流入口 31可设置于各喷嘴21分布区域的几何中心；或者，在冲击表面30也可形成多个水流入口 31，甚至设置与喷嘴21数量相符且位置相对的多个水流入口 31，以获得良好的微粒冲洗及收集效果。
[0023]为了验证本发明具有较佳的收集效率，本案发明人进行了下列测试:空气流量Q设定为2.0L/min,并具有5个直径Dn为0.3mm的喷嘴21、及一个直径0.3mm且位于各喷嘴21分布区域(直径约2.2mm)几何中心的水流出口 31，喷嘴21直径与喷嘴21至冲击表面30的距离比值(S/W值)为5 ;在实验组中，冲洗水流量Qw设定为3.3L/min，而在对照组中，冲洗水流量Qw则设定为OL/min。
[0024]测试结果如图2所示，在没有注入冲洗水的条件下，冲击器对500nm以上的微粒的收集效率仅约50-60%，但在加入冲洗水后，即可将收集效率提升至95%以上，表示在冲击表面导入冲洗水能有效避免微粒弹跳，并可将微粒冲洗掉并加以收集。
[0025]本研究也以前述条件取粒径大于500nm的微粒进行微粒负荷实验，测试结果如图3所示，本发明的水膜式微粒冲击器随着时间经过后，收集效率并无太大改变，表示本发明的冲击表面是恒保持于无微粒负荷的状态；另一方面，未导入冲洗水的对照组则在测试初期即有微粒弹跳的现象发生，导致收集效率远低于本发明的水膜式微粒冲击器。
[0026]由前述说明可知，本发明通过在冲击表面开设水流入口，可以有效减少微粒弹跳的问题发生，从而显著提高冲击器的收集效率，同时冲洗水又可持续地将冲击表面所收集的微粒带走，使冲击表面可以保持在几乎无微粒负荷的状态，改善因微粒累积而造成的弹跳情形。显见，本发明确实可以有效改善习用冲击器所常见的若干缺点，达到精准的微粒采样目的。
[0027]最后，必须再次说明的是，本发明在前述实施例中所揭示的构成元件仅为举例说明，并非用来限制本案的专利保护范围，其他等效元件的替代或变化，也应被本案的专利保护范围所涵盖。
【主权项】
1.水膜式微粒冲击器，用于收集空气中的微粒，其特征在于包括: 一本体，定义一腔室，所述本体具有一气流出口及一水流出口分别与所述腔室连通； 一喷头，设于所述本体并具有若干喷嘴连通一气流入口及所述腔室； 一冲击表面，位于所述腔室并正对各所述喷嘴，所述冲击表面上具有至少一水流入口供水流入所述腔室； 空气依序由所述气流入口及所述喷嘴进入腔室，空气中的至少部分微粒会被所述冲击表面收集，而后空气经由所述本体的气流出口排出，自所述水流入口流入所述腔室的水则在冲洗所述冲击表面的微粒后与微粒一并由所述本体的水流出口流出。
2.如权利要求1所述的水膜式微粒冲击器，其特征在于:各所述喷嘴的延伸方向呈水平，所述冲击表面与各所述喷嘴的延伸方向垂直。
3.如权利要求1或2所述的水膜式微粒冲击器，其特征在于:所述水流入口的延伸方向呈水平并正对于各所述喷嘴。
4.如权利要求3所述的水膜式微粒冲击器，其特征在于:所述水流出口位于所述冲击表面下方。
【专利摘要】本发明涉及一种水膜式微粒冲击器，用于收集空气中的微粒，其包括：一本体，定义一腔室，所述本体具有一气流出口及一水流出口分别与所述腔室连通；一喷头，设于所述本体并具有若干喷嘴连通一气流入口及所述腔室；一冲击表面，位于所述腔室并正对各所述喷嘴，所述冲击表面上具有至少一水流入口供水流入所述腔室；空气依序由所述气流入口及所述喷嘴进入腔室，空气中的至少部分微粒会被所述冲击表面收集，而后空气经由所述本体的气流出口排出，自所述水流入口流入所述腔室的水则在冲洗所述冲击表面的微粒后与微粒一并由所述本体的水流出口流出。
【IPC分类】B01D45-10
【公开号】CN104722140
【申请号】CN201310723539
【发明人】汪禧年, 蔡春进, 洪绍铭
【申请人】劳工安全卫生研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月18日