專利名稱：顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置和飽和部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置和飽和部，使動(dòng)作液以作為測量對象的試樣顆粒為核凝結(jié)并大粒徑化后，利用激光光學(xué)系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)等對顆粒數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
背景技術(shù)：
如專利文獻(xiàn)I所示，在這種顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置中，朝向使動(dòng)作液(以乙醇、異丙醇、丁醇為代表的醇類)成為飽和蒸汽并擴(kuò)散的流道中通入包含試樣顆粒的測量對象氣體，然后，通過對它們進(jìn)行冷卻，使動(dòng)作液以試樣顆粒為核凝結(jié)并生成動(dòng)作液滴，再通過對所述動(dòng)作液滴計(jì)數(shù)，來對試樣顆粒的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而測量試樣顆粒的濃度。以往，由于所述流道充滿動(dòng)作液的飽和蒸汽，所以例如圖9所示，在圓筒狀的箱體中嵌入上下貫穿有所述流道的多孔構(gòu)件(多孔性構(gòu)件)，通過使所述多孔構(gòu)件的下端部浸入動(dòng)作液，動(dòng)作液滲潤多孔構(gòu)件整體，其結(jié)果，貫穿所述多孔構(gòu)件的所述流道成為動(dòng)作液蒸汽飽和狀態(tài)。專利文獻(xiàn)1:日本專利公開公報(bào)特開2010-164566號但是，在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)入口壓力變化時(shí)，因未知的內(nèi)在性原因，有時(shí)在未導(dǎo)入試樣顆粒的狀態(tài)下也對顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而產(chǎn)生測量誤差。本發(fā)明人經(jīng)過認(rèn)真研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多孔構(gòu)件的外側(cè)周面與箱體的內(nèi)側(cè)周面之間產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象這樣的現(xiàn)象，此時(shí)，動(dòng)作液按照圖9的箭頭所示的路線到達(dá)多孔構(gòu)件的上表面，并以液體狀態(tài)原狀漏出到流道成為液滴被計(jì)數(shù)。通常，多孔構(gòu)件為多孔性并被動(dòng)作液浸潤，所以非常難以想到其外側(cè)周面與箱體的內(nèi)側(cè)周面之間產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象這樣的作用。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明主要目的在于提供一種顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置和飽和部，即使入口壓力變動(dòng)，也能盡可能降低所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置的測量精度，特別是降低偏離誤差。S卩，本發(fā)明的顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置包括:飽和部，具有使動(dòng)作液成為蒸汽并擴(kuò)散的流道，并使測量對象氣體中包含的試樣顆粒流過所述流道；冷凝部，從所述流道導(dǎo)入試樣顆粒和動(dòng)作液蒸汽，并且使動(dòng)作液以所述試樣顆粒為核凝結(jié)并生成動(dòng)作液滴；以及計(jì)數(shù)部，對所述動(dòng)作液滴進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置的特征在于，所述飽和部包括:多孔構(gòu)件，使所述流道以下側(cè)為入口、上側(cè)為出口的方式貫穿，并且規(guī)定部位上被供給動(dòng)作液后整體浸潤有所述動(dòng)作液；以及箱體，具有收容所述多孔構(gòu)件的收容空間，至少在比被供給動(dòng)作液的所述規(guī)定部位靠向上側(cè)的、所述多孔構(gòu)件的外側(cè)周面與所述箱體收容空間的內(nèi)側(cè)周面之間，設(shè)有間隙。根據(jù)本發(fā)明的顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置，所述間隙防止了動(dòng)作液在箱體的內(nèi)側(cè)周面和多孔構(gòu)件的外側(cè)周面之間因毛細(xì)管現(xiàn)象的作用而上升。因此，即使在入口壓力變動(dòng)時(shí)，也可以防止動(dòng)作液從以往那樣的路線上升后作為液體原狀漏出至流道并成為飛沫、從而產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差的現(xiàn)象，與以往的裝置相比提高了測量精度。更優(yōu)選所述間隙無間斷地環(huán)繞。當(dāng)裝置的氣體導(dǎo)入口降低、導(dǎo)入動(dòng)作液的動(dòng)作液導(dǎo)入口的相對壓力因某種原因上升，且大于導(dǎo)入所述測量對象氣體的氣體導(dǎo)入口的壓力時(shí)，容易發(fā)生上述的動(dòng)作液泄漏現(xiàn)象，如果設(shè)置將所述動(dòng)作液導(dǎo)入口與測量氣體導(dǎo)入口連接從而使各導(dǎo)入口的壓力相等的連接配管，則能夠降低因上述原因引起的現(xiàn)有裝置那樣的動(dòng)作液泄漏現(xiàn)象。此外，根據(jù)所述發(fā)明，即使動(dòng)作液導(dǎo)入口的壓力過渡性上升，由于所述間隙的空間發(fā)揮壓力緩沖的作用，所以也可以進(jìn)一步可靠地防止動(dòng)作液泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。如果在所述多孔構(gòu)件的內(nèi)部配置非多孔構(gòu)件，則由于利用所述非多孔構(gòu)件減小了多孔構(gòu)件的體積，所以能夠防止多孔構(gòu)件過多吸收動(dòng)作液，也能減少因所述多孔構(gòu)件內(nèi)的氣泡的膨脹導(dǎo)致的動(dòng)作液泄漏。此外，本發(fā)明的飽和部應(yīng)用于顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置，所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置包括:所述飽和部，具有使動(dòng)作液成為蒸汽并擴(kuò)散的流道，并使測量對象氣體中包含的試樣顆粒流過所述流道；冷凝部，從所述流道導(dǎo)入試樣顆粒和動(dòng)作液蒸汽，并且使動(dòng)作液以所述試樣顆粒為核凝結(jié)并生成動(dòng)作液滴；以及計(jì)數(shù)部，對所述動(dòng)作液滴進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述飽和部的特征在于包括:多孔構(gòu)件，使所述流道以下側(cè)為入口、上側(cè)為出口的方式貫穿，并且規(guī)定部位上被供給動(dòng)作液后整體浸潤有所述動(dòng)作液；以及箱體，具有收容所述多孔構(gòu)件的收容空間，至少在比被供給動(dòng)作液的所述規(guī)定部位靠向上側(cè)的、所述多孔構(gòu)件的外側(cè)周面與所述箱體收容空間的內(nèi)側(cè)周面之間，設(shè)有間隙。這樣，按照本發(fā)明，由于所述間隙能夠防止動(dòng)作液在箱體的內(nèi)側(cè)周面與多孔構(gòu)件的外側(cè)周面之間因毛細(xì)管現(xiàn)象的作用而上升，所以能防止動(dòng)作液上升后作為液體原狀漏出至流道而產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差的現(xiàn)象，可以提高測量精度。
圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性斷面圖。圖2是同一實(shí)施方式的多孔構(gòu)件的立體圖。圖3是表示本發(fā)明另一實(shí)施方式的飽和部的示意性斷面圖。圖4是表示本發(fā)明又一實(shí)施方式的飽和部的示意性斷面圖。圖5是表示本發(fā)明又一實(shí)施方式的飽和部的示意性斷面圖。圖6是表示本發(fā)明又一實(shí)施方式的飽和部的示意性斷面圖。圖7是表示本發(fā)明又一實(shí)施方式的飽和部的示意性斷面圖。圖8是表示本發(fā)明又一實(shí)施方式的多孔構(gòu)件的示意性斷面圖。圖9是表示以往的顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性斷面圖。附圖標(biāo)記說明100 顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置2 飽和部21 箱體21b 箱體收容空間的內(nèi)側(cè)周面22 多孔構(gòu)件
22a多孔構(gòu)件的外側(cè)周面23流道23a入口23b出口24非多孔構(gòu)件3冷凝部4計(jì)數(shù)部5連接配管S間隙
具體實(shí)施例方式以下，參照
本實(shí)施方式的顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置100。所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置100為了對測量對象氣體(例如大氣和排出氣體)所含的微粒的濃度進(jìn)行測量，對所述微粒的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，如圖1所示，所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置100包括:導(dǎo)入部1，導(dǎo)入包含所述微粒的測量對象氣體；飽和部2，將所述測量對象氣體與以乙醇、丁醇為代表的醇類、水等動(dòng)作液的飽和蒸汽混合；冷凝部3，將所述混合氣體冷卻，使動(dòng)作液凝結(jié)在微粒的周圍，形成以該微粒為核的動(dòng)作`液滴；以及計(jì)數(shù)部4，對所述動(dòng)作液滴進(jìn)行計(jì)數(shù)。以下說明各部分。導(dǎo)入部I例如為塊狀，內(nèi)部形成有氣體通道11，所述氣體通道11的一端作為氣體導(dǎo)入口 Ila開口于導(dǎo)入部I的側(cè)面，另一端作為氣體導(dǎo)出口 Ilb開口于導(dǎo)入部I的上表面。飽和部2為設(shè)置在所述導(dǎo)入部I上方的柱狀構(gòu)件，包括上下延伸的筒狀的箱體21以及收容于所述箱體21的內(nèi)部收容空間的多孔性的多孔構(gòu)件22。所述多孔構(gòu)件22形成有上下貫穿的流道23，開口于所述流道23下端的入口 23a與所述氣體通道11的氣體導(dǎo)出口Ilb連接。此外，箱體21的下端部設(shè)有向側(cè)方開口的動(dòng)作液導(dǎo)入口 21a。所述動(dòng)作液導(dǎo)入口 21a與未圖示的動(dòng)作液罐連接，從該動(dòng)作液導(dǎo)入口 21a導(dǎo)入的動(dòng)作液供給到所述多孔構(gòu)件22的下端部，并從此處利用毛細(xì)管現(xiàn)象浸潤多孔構(gòu)件22整體。更具體而言，多孔構(gòu)件22的下端設(shè)定成比動(dòng)作液導(dǎo)入口 21a的上端位于下方，動(dòng)作液的液面始終處于比所述多孔構(gòu)件22的下端靠向上方的高度，該多孔構(gòu)件22的下端部始終處于浸在動(dòng)作液中的狀態(tài)。此外，所述箱體21設(shè)有未圖示的調(diào)溫器且其內(nèi)部保持規(guī)定的第一溫度，在所述流道23中，成為氣體的動(dòng)作液(以下也稱為動(dòng)作液蒸汽)以飽和狀態(tài)擴(kuò)散。冷凝部3為設(shè)置在所述飽和部2上方的柱狀構(gòu)件，也作為收容所述多孔構(gòu)件22的箱體發(fā)揮作用。冷凝部3內(nèi)部設(shè)有與所述流道23的上端出口 23b連接的凝結(jié)管31，所述凝結(jié)管31被設(shè)定為低于所述飽和部2內(nèi)部溫度的第二溫度。因此，從所述流道23流入的動(dòng)作液蒸汽在所述凝結(jié)管31中以同樣流入的微粒為核凝結(jié)、液化，如前所述，微粒增大后形成更大粒徑的動(dòng)作液滴。所述動(dòng)作液滴從該凝結(jié)管31的前端形成的噴嘴32依次不重疊地吹出。計(jì)數(shù)部4具有出射例如激光和LED等的光的光射出部41以及接收所述光的光傳感器等光接收部42，并設(shè)置為從噴嘴32吹出的動(dòng)作液滴通過光射出部41和光接收部42之間的光軸。由于每當(dāng)動(dòng)作液滴通過所述光軸時(shí)光發(fā)生散射,光接收部42的光強(qiáng)度會發(fā)生變化，所以通過由未圖示的信息處理部對所述光強(qiáng)度的變化進(jìn)行計(jì)數(shù)，來對動(dòng)作液滴進(jìn)行計(jì)數(shù)。而且在本實(shí)施方式中，至少在比所述多孔構(gòu)件22被供給動(dòng)作液的規(guī)定部位即多孔構(gòu)件22上的動(dòng)作液的液面靠向上側(cè)的、該多孔構(gòu)件22的外側(cè)周面22a與所述箱體收容空間的內(nèi)側(cè)周面21b之間，設(shè)有環(huán)繞的間隙S。進(jìn)一步具體說明，如圖1、圖2所示，在本實(shí)施方式中，多孔構(gòu)件22設(shè)為上半部小直徑、下半部大直徑，將所述下半部嵌入箱體I的收容空間，并且所述上半部的外側(cè)周面22a與箱體收容空間的內(nèi)側(cè)周面21b之間形成有不會發(fā)生毛細(xì)管現(xiàn)象的寬度的所述間隙S。此外，在本實(shí)施方式中，多孔構(gòu)件22的中心軸部分設(shè)有貫穿孔，該貫穿孔中無晃動(dòng)地嵌入具有規(guī)定性質(zhì)的柱狀的非多孔構(gòu)件24，所述非多孔構(gòu)件24的內(nèi)部不吸收動(dòng)作液。所述非多孔構(gòu)件24為具有規(guī)定剛性的例如樹脂制品，由未圖示的螺釘?shù)裙潭ㄔ谒鰧?dǎo)入部I的上表面。另外，此處為了使所述氣體導(dǎo)入口 Ila與動(dòng)作液導(dǎo)入口 21a的壓力相等,在兩者之間連接有連接配管5。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，如圖1的箭頭所示，所述間隙S防止了動(dòng)作液在箱體21的內(nèi)側(cè)周面21b和多孔構(gòu)件22的外側(cè)周面22a之間因毛細(xì)管現(xiàn)象的作用而上升。因此，能夠防止像以往那樣動(dòng)作液從某個(gè)未知路線上升后作為液體原狀漏出到流道23中并成為飛沫而產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差的現(xiàn)象，可以提高測量精度。此外，當(dāng)動(dòng)作液導(dǎo)入口 21a的壓力因某種原因上升，并大于氣體導(dǎo)入口 Ila的壓力時(shí)，有可能容易發(fā)生上述的動(dòng)作液泄漏現(xiàn)象，但是在本實(shí)施方式中，動(dòng)作液導(dǎo)入口 21a與氣體導(dǎo)入口 Ila連接而基本不會產(chǎn)生壓力差，而且即使動(dòng)作液導(dǎo)入口 21a的壓力過渡性上升，按照所述裝置，由于所述間隙S的空間發(fā)揮壓力緩沖的作用，所以能進(jìn)一步可靠地防止動(dòng)作液泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。而且，由于利用非多孔構(gòu)件24減小了多孔構(gòu)件22的體積，所以可以防止多孔構(gòu)件22過多吸收動(dòng)作液，也能減少因所述多孔構(gòu)件22內(nèi)的氣泡的膨脹而發(fā)生的動(dòng)作液泄漏。此夕卜，所述非多孔構(gòu)件24將多孔構(gòu)件22可靠地定位，還發(fā)揮了適當(dāng)保持多孔構(gòu)件22的外側(cè)周面22a與箱體21的內(nèi)側(cè)周面21b之間的間隙的作用。另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式。如圖3所示，例如間隙S可以設(shè)置在多孔構(gòu)件22的下半部，如圖4所示，也可以從多孔構(gòu)件22的上端至下端設(shè)置間隙S。此外如圖5所示，可以設(shè)置多層所述間隙S。如圖6所示，可以不在多孔構(gòu)件一側(cè)、而是在箱體21的內(nèi)側(cè)周面21b上設(shè)置環(huán)繞的槽來形成間隙S。另外如圖7所示，還可以在多孔構(gòu)件22的上表面的比流道23靠向外周側(cè)環(huán)繞形成間隙
S。優(yōu)選所述間隙S設(shè)置為環(huán)繞不間斷的狀態(tài)，即箱體21的內(nèi)側(cè)周面與多孔構(gòu)件22的外側(cè)周面的緊密接觸面，在從多孔構(gòu)件22的動(dòng)作液浸潰面至流道出口 23b為止產(chǎn)生間斷。但是，即使間隙S局部間斷也可以得到一定的效果。例如圖8所示，以間隙S的間斷部分彼此偏置的方式設(shè)置多層間隙S。也就是說，只要能夠使動(dòng)作液沿從所述緊密接觸面的動(dòng)作液浸潰部位至流道出口 23b為止上升的距離變長，或者使所述緊密接觸面的面積變小，則在需要部位設(shè)置間隙S即可。此外，如上述圖3 圖8所示，不一定需要非多孔構(gòu)件和連接配管，即使沒有上述構(gòu)件，與以往裝置相比也能夠大幅提高測量精度。在圓筒形的多孔構(gòu)件22的情況下(參照圖4),優(yōu)選形成0.5mm至2.0mm左右、最好是Imm左右的間隙S。此外，在由上半部和下半部構(gòu)成且上半部為小直徑、下半部為大直徑形狀的多孔構(gòu)件22 (參照圖2)中，可以將用于防止毛細(xì)管現(xiàn)象的間隙S擴(kuò)大到例如6.0mm左右。當(dāng)多孔構(gòu)件22的徑向的厚度過薄時(shí)，考慮到難以保證嵌入保持在箱體21的收容空間中的嵌合部(下端部分)的強(qiáng)度、會發(fā)生動(dòng)作液泄漏現(xiàn)象，如果調(diào)整成下半部為大直徑等且僅僅減小上半部的直徑的狀態(tài)，與單純的圓筒形的情況相比，不僅確保了嵌合部(下端部分)的強(qiáng)度，而且還能夠擴(kuò)大間隙S，從而能可靠地防止毛細(xì)管現(xiàn)象的發(fā)生。另外，此處2.0mm和6.0mm的間隙S的值，是考慮了嵌入保持部分的強(qiáng)度、多孔構(gòu)件22的徑向厚度、能含浸動(dòng)作液的量等因素的值，如果可以通過改造多孔構(gòu)件22的形狀和結(jié)構(gòu)等來確保，則可以按照本發(fā)明的發(fā)明思想進(jìn)一步擴(kuò)大間隙S。此外，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式，可以適當(dāng)組合前述實(shí)施方式和變形實(shí)施方式的一部分，另外，可以在不脫離本發(fā)明思想的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。
權(quán)利要求
1.一種顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置，包括:飽和部，具有使動(dòng)作液成為蒸汽并擴(kuò)散的流道，并使測量對象氣體中包含的試樣顆粒流過所述流道；冷凝部，從所述流道導(dǎo)入試樣顆粒和動(dòng)作液蒸汽，并且使動(dòng)作液以所述試樣顆粒為核凝結(jié)并生成動(dòng)作液滴；以及計(jì)數(shù)部，對所述動(dòng)作液滴進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置的特征在于， 所述飽和部包括:多孔構(gòu)件，使所述流道以下側(cè)為入口、上側(cè)為出口的方式貫穿，并且規(guī)定部位上被供給動(dòng)作液后整體浸潤有所述動(dòng)作液；以及箱體，具有收容所述多孔構(gòu)件的收容空間， 至少在比被供給動(dòng)作液的所述規(guī)定部位靠向上側(cè)的、所述多孔構(gòu)件的外側(cè)周面與所述箱體收容空間的內(nèi)側(cè)周面之間,設(shè)有間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于，所述間隙無間斷地環(huán)繞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于，還包括連接配管，所述連接配管連接導(dǎo)入所述動(dòng)作液的動(dòng)作液導(dǎo)入口以及導(dǎo)入所述測量對象氣體的測量氣體導(dǎo)入口，使所述動(dòng)作液導(dǎo)入口和所述測量氣體導(dǎo)入口的壓力相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于，在所述多孔構(gòu)件的內(nèi)部配置有非多孔構(gòu)件。
5.一種飽和部，應(yīng)用于顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置，所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置包括:所述飽和部，具有使動(dòng)作液成為蒸汽并擴(kuò)散的流道，并使測量對象氣體中包含的試樣顆粒流過所述流道；冷凝部，從所述流道導(dǎo)入試樣顆粒和動(dòng)作液蒸汽，并且使動(dòng)作液以所述試樣顆粒為核凝結(jié)并生成動(dòng)作液滴；以及計(jì)數(shù)部，對所述動(dòng)作液滴進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述飽和部的特征在于包括: 多孔構(gòu)件，使所述流道以下側(cè)為入口、上側(cè)為出口的方式貫穿，并且規(guī)定部位上被供給動(dòng)作液后整體浸潤有所述動(dòng)作液；以及 箱體，具有收容所述多孔構(gòu)件的收容空間， 至少在比被供給動(dòng)作液的所述規(guī)定部位靠向上側(cè)的、所述多孔構(gòu)件的外側(cè)周面與所述箱體收容空間的內(nèi)側(cè)周面之間,設(shè)有間隙。
全文摘要
本發(fā)明提供顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置和飽和部，所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置(100)使動(dòng)作液以試樣顆粒為核凝結(jié)而生成動(dòng)作液滴，并對所述動(dòng)作液滴進(jìn)行計(jì)數(shù)，能提高偏差精度。所述顆粒數(shù)計(jì)數(shù)裝置包括多孔構(gòu)件(22)，貫穿有下側(cè)為口(23a)、上側(cè)為出口(23b)的流道(23)，并且規(guī)定部位上被供給動(dòng)作液后整體浸潤該動(dòng)作液；以及箱體(21)，具有收容該多孔構(gòu)件(22)的收容空間，至少在比被供給動(dòng)作液的所述規(guī)定部位靠向上側(cè)的、所述多孔構(gòu)件(22)的外側(cè)周面(22a)與所述箱體(21)收容空間的內(nèi)側(cè)周面(21b)之間設(shè)有間隙(S)。
文檔編號G01N15/10GK103175767SQ201210564468
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者篠原政良, 花田和郎, 大槻喜則, 近藤謙次, 史蒂夫·克里根 申請人:株式會社堀場制作所