專利名稱：冷凝裝置的制作方法
冷凝裝置本發(fā)明涉及用于與粒子計數(shù)器一起使用的冷凝裝置。更特別地，本發(fā)明涉及可增 加氣體夾帶的納米粒子的有效尺寸使得其可由光學粒子計數(shù)器檢測的冷凝裝置。
背景技術(shù)：
目前存在關(guān)于被無意地排放到空氣中的納米粒子的健康影響的極大關(guān)注。例如， 在英國近年來，在呼吸系統(tǒng)疾病和過敏性上500%的增加與通過柴油發(fā)動機和其他燃燒處 理所排放的粒子部分相關(guān)。雖然主要的焦點是在柴油機排放上，但是注意力正轉(zhuǎn)向其他 潛在的來源如使用化石燃料的發(fā)電、焚化、核能發(fā)電和飛機排放。涉及排放煙霧的處理的 所有重工業(yè)具有納米粒子排放的潛在問題。這樣的處理包括冶煉、燒制、玻璃制造、焊接 (welding)，錫焊(melting)、核能發(fā)電和焚化。在消費品公司之中也存在關(guān)注，洗衣粉中使 用的酶、粉末涂料和一次性尿布中使用的纖維以及其他產(chǎn)品能夠?qū)е聠栴}。此外，US EPA正 變得越來越關(guān)注于汽油發(fā)動機排放。納米粒子已知的是產(chǎn)生毒性作用。例如，它們可以跨越人類的血腦屏障并且金納 米粒子可以穿過胎盤從母體移動至胎兒。直徑約20納米的PTFE(聚四氟乙烯)粒子的早 期研究表明，原以為是惰性不溶解的材料的空中濃度低于50 μ g/m3可能對鼠是致命的。此 外，納米管產(chǎn)生對鼠的比石英粉塵更大的毒性反應(yīng)。除了從健康的角度關(guān)注，在微電子、制藥、醫(yī)療、激光和光纖光學行業(yè)中的成千上 萬的潔凈室中維持標準方面，空中納米粒子的消除或控制是重要的。小粒子可以如下面表1中所示的進行分類。表 權(quán)利要求
1.一種用于增加氣體夾帶的粒子的尺寸以便使所述氣體夾帶的粒子由粒子檢測器可 檢測的裝置，所述裝置包括蒸發(fā)室和冷凝器；所述蒸發(fā)室具有入口和出口，所述入口用于允許氣體進入所述蒸發(fā)室，而含蒸汽的氣 體可以穿過所述出口離開所述蒸發(fā)室；所述蒸發(fā)室具有布置在其中的加熱元件和多孔載體，所述加熱元件與所述多孔載體直 接接觸，其中所述多孔載體在其上承載可蒸發(fā)物質(zhì)并且所述加熱元件是可加熱的以使所述 可蒸發(fā)物質(zhì)蒸發(fā)以在所述蒸發(fā)室內(nèi)形成蒸汽；所述冷凝器與所述蒸發(fā)室的所述出口流體連通，并且所述冷凝器具有用于連接到所述 粒子檢測器的出口；所述裝置被配置以便來自所述蒸發(fā)室的含蒸汽的氣體能夠流進所述冷凝器中并且所 述可蒸發(fā)物質(zhì)到氣體夾帶的粒子上的冷凝在所述冷凝器中發(fā)生以增加所述粒子的尺寸，以 便它們能夠由粒子檢測器來檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述蒸發(fā)室具有至少兩個入口，其中一個用來允 許包含氣體夾帶的粒子的樣氣進入所述蒸發(fā)室中，并且其中另一個可連接到大體上不含粒 子的載氣的源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述冷凝器具有至少兩個入口，一個入口與所述 蒸發(fā)室流體連通并且另一個入口用來允許包含氣體夾帶的粒子的樣氣進入所述冷凝器中。
4.一種用于增加氣體夾帶的粒子的尺寸以便使所述氣體夾帶的粒子由粒子檢測器可 檢測的裝置，所述裝置包括可蒸發(fā)物質(zhì)的源；加熱工具，其引起所述可蒸發(fā)物質(zhì)的蒸發(fā)以形成蒸汽； 入口，其用于允許包含氣體夾帶的粒子的樣氣進入； 冷凝器，所述冷凝器設(shè)置有用于連接到所述粒子檢測器的出口 ； 所述裝置被配置使得所述蒸汽到氣體夾帶的粒子上的冷凝在所述冷凝器中發(fā)生以增 加所述粒子的尺寸，以便它們能夠由所述粒子檢測器來檢測；其特征在于所述可蒸發(fā)物質(zhì)選自鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯和二甲亞砜。
5.一種用于增加氣體夾帶的粒子的尺寸以便使所述氣體夾帶的粒子由粒子檢測器可 檢測的裝置，所述裝置包括蒸發(fā)室；冷凝器，其與所述蒸發(fā)室流體連通并具有用于連接到粒子檢測器的出口 ； 加熱元件和多孔載體，其每一個被布置在所述蒸發(fā)室內(nèi)，所述多孔載體在其上承載可 蒸發(fā)物質(zhì)并且所述加熱元件是可加熱的以使所述可蒸發(fā)物質(zhì)蒸發(fā)以在所述蒸發(fā)室內(nèi)形成 蒸汽；第一入口，其用于允許載氣流進入所述蒸發(fā)室中以承載蒸汽直到所述冷凝器； 第二入口，其在所述多孔載體的下游并且包含氣體夾帶的粒子的樣氣的流能夠穿過所 述第二入口被引入；所述裝置被配置以便所述可蒸發(fā)物質(zhì)到所述樣氣中的所述氣體夾帶的粒子上的冷凝 在所述冷凝器中發(fā)生以增加所述粒子的尺寸，以便它們能夠由粒子檢測器來檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述可蒸發(fā)物質(zhì)是具有在大氣壓下的沸點是至少110°C，例如至少120°C的液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述可蒸發(fā)物質(zhì)可蒸發(fā)物質(zhì)是鄰苯二甲酸二甲酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求2、5和6中任一項所述的裝置，其中，所述載氣是空氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5-8中任一項所述的裝置，其中，所述多孔載體由多孔陶瓷材料 或多孔織物形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5-9中任一項所述的裝置，其中，所述多孔載體圍繞所述加熱 元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5-10中任一項所述的裝置，其中，溫度傳感器被布置在所述蒸 發(fā)室內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5和其任一從屬權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述第二入口被安排以 便其通向所述蒸發(fā)室。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述第二入口具有延伸進入所述蒸發(fā)室中的 噴嘴和/或所述第二入口與連通所述冷凝器的出口孔成一直線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述第二入口與連通所述冷凝器的出口孔成 一直線并且所述第二入口具有比所述出口孔的截面面積小的截面面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求5-10中任一項所述的裝置，其中，所述第二入口被安排以便其通向 所述冷凝器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述蒸發(fā)室的出口孔設(shè)置有噴嘴，所述噴嘴延 伸進入所述冷凝器中至與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.根據(jù)權(quán)利要求5-10中任一項所述的裝置，其中，所述裝置被配置使得 所述第二入口被安排以便其通向所述蒸發(fā)室和所述冷凝器之間的中間室；所述中間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這兩個子室之 間的連通，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，所述第三入口可連接到過濾氣體的供應(yīng)； 噴嘴被提供，其從所述蒸發(fā)室的出口孔延伸進入所述冷凝器中至所述上游子室中的一 位置，所述位置與所述第二入口同水平或在所述第二入口的下游；所述下游子室包含圓柱擋板，所述圓柱擋板與所述噴嘴和所述分隔壁中的所述中心孔 對齊，并且所述第三噴嘴通向圍繞所述圓柱擋板的空間。
18.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中，冷卻工具被提供以輔助冷卻所述冷 凝器中氣體、蒸汽和粒子的混合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述冷卻工具包括用于將空氣流指引到所述 冷凝器的外部表面上的一個或多個風扇，例如一個風扇或兩個風扇。
20.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中，所述冷凝器具有比圓筒的表面積與 體積比大的表面積與體積比。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述冷凝器設(shè)置有具有大致扁平的截面的區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述冷凝器具有大體上矩形的截面。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述冷卻工具采用處于與所述冷凝器的外部 表面接觸的冷卻元件的形式。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述冷卻工具包括熱電冷卻設(shè)備或由熱電冷 卻設(shè)備組成。
25.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中，所述冷凝器設(shè)置有用于從所述冷凝 器的內(nèi)壁除去冷凝物質(zhì)的工具。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中，用于除去冷凝物質(zhì)的所述工具包括沿其長度 的部分的全部延伸的一個或多個引流管，所述引流管由液態(tài)冷凝物能夠通過的可滲透壁或 膜與所述冷凝器的內(nèi)部隔開，所述引流管具有可連接到泵的一個或多個出口以從所述管提 取液態(tài)冷凝物。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述管通過借助于一個或多個縱向延伸的可 滲透壁或膜在其長度的至少部分上分割所述冷凝器的內(nèi)部來形成。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中，所述可滲透壁或膜設(shè)置有將冷凝物從所述冷 凝器的內(nèi)部吸入所述引流管的毛細管。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的裝置，其中，所述壁或膜由(a)具有毛細管尺寸<0.1毫米 的陶瓷或不銹鋼過濾材料；或(b)多孔材料形成。
30.根據(jù)權(quán)利要求1- 中任一項所述的裝置，其包含用于改變所述多孔載體的溫度和 /或所述冷凝器或其部分的溫度的工具，以便控制所關(guān)注的粒子的可檢測尺寸下限，并且因 此以獲得納米粒子尺寸分布。
31.根據(jù)權(quán)利要求1-30中任一項所述的裝置，其中，所述蒸發(fā)室的所述入口和出口每 個設(shè)置有唇緣或輪緣，當可蒸發(fā)物質(zhì)是液體時，所述唇緣或輪緣用作對所述可蒸發(fā)物質(zhì)的 泄漏的屏障。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述唇緣或輪緣由延伸進入所述蒸發(fā)室的入 口管或出口管的端部限定或提供。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中，所述唇緣或輪緣為1-8毫米高，更優(yōu)選地為 2-5暈米尚。
34.一種用于與如由在前權(quán)利要求中任一項限定的本發(fā)明的裝置一起使用的冷凝器， 所述冷凝器包括冷凝器體，其具有入口、出口和具有內(nèi)部長度、內(nèi)部寬度和內(nèi)部高度的中空內(nèi)部；入口流量分配器管，其連接到所述冷凝器體的所述入口并且延伸過所述冷凝器體的所 述內(nèi)部寬度；以及出口流量分配器管，其連接到所述冷凝器體的所述出口并且延伸過所述冷凝器體的所 述內(nèi)部寬度；其中，所述冷凝器體的所述內(nèi)部高度小于所述入口流量分配器管和出口流量分配器管 的每個相應(yīng)的內(nèi)部高度；入口流量分配器管和出口流量分配器管的每一個在其壁中設(shè)置有一個或多個槽或孔， 該一個或多個槽或孔與所述冷凝器體的所述中空內(nèi)部連通，以便提供從所述入口流量分配 器管穿過所述冷凝器的所述中空內(nèi)部而進入所述出口流量分配器管的流動路徑。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的冷凝器，其中，每個流量分配器管的內(nèi)部截面面積大于所述冷凝器體的內(nèi)部截面面積，所述冷凝器體的所述內(nèi)部截面面積為內(nèi)部寬度χ內(nèi)部高度。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的冷凝器，其中，每個流量分配器管的內(nèi)部截面面積與所述 冷凝器體的內(nèi)部截面面積的比大于1. 1，優(yōu)選地大于2且更優(yōu)選地大于3，所述冷凝器體的 內(nèi)部截面面積為內(nèi)部寬度X內(nèi)部高度。
37.根據(jù)權(quán)利要求34-36中任一項所述的冷凝器，其中，所述流量分配器管的所述壁帶 有通向所述冷凝器體的所述中空內(nèi)部的細長窄槽并且所述容器體的內(nèi)部高度和所述槽的 寬度的比大于1. 1或優(yōu)選地大于2或更優(yōu)選地大于3。
38.根據(jù)權(quán)利要求1-33中任一項所述的裝置，其設(shè)置有如在權(quán)利要求34-37中任一項 限定的冷凝器。
39.一種在冷凝粒子計數(shù)器中使用的蒸發(fā)器設(shè)備，所述蒸發(fā)器設(shè)備包括加熱元件，其包括用于安裝在所述冷凝粒子計數(shù)器中的蒸發(fā)室的壁中的裝配部分，以 及桿部分；所述桿部分被安排以在使用中向內(nèi)延伸進入所述蒸發(fā)室中；以及多孔載體，其圍繞所述桿部分并與所述桿部分接觸，所述多孔載體承載或能夠承載可 蒸發(fā)物質(zhì)；以及可選地保持工具，其用于保持所述多孔載體在所述桿部分上的適當?shù)奈恢谩?br> 40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其中，所述桿部分是圓柱形的。
41.根據(jù)權(quán)利要求39或權(quán)利要求40所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其中，所述多孔載體包括配合 在所述桿部分上的套管。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其中，所述多孔套管由多孔織物形成。
43.根據(jù)權(quán)利要求39-42中任一項所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其中，所述多孔載體具有在使用 中延伸進入液態(tài)可蒸發(fā)物質(zhì)的貯存器中的向下懸掛部分。
44.根據(jù)權(quán)利要求39-43中任一項所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其中，所述加熱元件的所述桿部 分具有中空內(nèi)部，加熱器線或加熱器探針以及可選地熱電偶布置在所述中空內(nèi)部內(nèi)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其中，導(dǎo)熱填充物用于使所述加熱器線或加 熱器探針和當存在時的所述熱電偶保持在所述中空內(nèi)部內(nèi)的適當?shù)奈恢谩?br> 46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其中，所述導(dǎo)熱填充物選自包括焊料和其他 低熔點合金以及導(dǎo)熱樹脂，導(dǎo)熱樹脂如金屬粒子填充的樹脂，例如環(huán)氧樹脂。
47.根據(jù)權(quán)利要求39-46中任一項所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其中，所述保持工具包括配合 在所述多孔載體上以使其保持在適當?shù)奈恢玫膴A子或穿孔套管，或由該夾子或穿孔套管組 成。
48.根據(jù)權(quán)利要求1-33和38中任一項所述的裝置，其中，所述加熱元件和多孔載體，或 所述加熱工具，是如在權(quán)利要求39-47中任一項所限定的。
49.一種冷凝裝置，其大體上如參考附圖
2-20所描述的。
50.一種冷凝粒子計數(shù)器，其包括如在權(quán)利要求1-49中任一項限定的裝置、冷凝器或 蒸發(fā)器設(shè)備。
51.一種組件，其包括如在權(quán)利要求1-33和38中任一項限定的連接到粒子檢測器的裝置。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的組件，其中，所述粒子檢測器能夠進行單個粒子檢測。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的組件，其中，所述粒子檢測器是粒子計數(shù)器。
54.一種使用冷凝粒子計數(shù)器對納米粒子進行檢測和計數(shù)的方法，所述冷凝粒子計數(shù) 器包括如在權(quán)利要求1-33和38中任一項限定的裝置。
55.一種組件，其包括順序連接或并聯(lián)連接的、根據(jù)權(quán)利要求1-33和38中任一項的多 個冷凝裝置。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的組件，其中，多個冷凝室順序連接或并聯(lián)連接，并且每個冷 凝裝置被配置以便在納米粒子的不同的下檢測尺寸的情況下工作。
57.一種借助于通過改變根據(jù)權(quán)利要求33的裝置中的所述多孔載體的溫度來變化下 檢測尺寸以獲得納米粒子尺寸分布的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供增加氣體夾帶的粒子的尺寸以使氣體夾帶的粒子可由粒子檢測器檢測的裝置，其包括蒸發(fā)室(2)和冷凝器(7)；蒸發(fā)室(2)具有允許氣體進入蒸發(fā)室的入口(1)和出口，含蒸汽氣體可穿過出口離開蒸發(fā)室；蒸發(fā)室(2)具有布置在其中的加熱元件(3)和多孔載體(6)，加熱元件直接與多孔載體接觸，其中多孔載體(6)在其上承載有可蒸發(fā)物質(zhì)而加熱元件(3)是可加熱的以使可蒸發(fā)物質(zhì)蒸發(fā)從而在蒸發(fā)室(2)內(nèi)形成蒸汽；冷凝器(2)與蒸發(fā)室的出口流體連通，冷凝器(7)具有用于連接到粒子檢測器的出口；該裝置被配置使得來自蒸發(fā)室的含蒸汽氣體可流進冷凝器且可蒸發(fā)物質(zhì)到冷凝器中氣體夾帶的粒子上的冷凝發(fā)生以增加粒子的尺寸，使得它們能夠由粒子檢測器檢測。
文檔編號G01N15/06GK102089640SQ200980126900
公開日2011年6月8日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者哈拉爾德·威廉·朱利葉斯·格內(nèi)武赫, 鮑里斯·扎卡爾·戈爾布諾夫 申請人:納紐姆有限公司