JP2018151381A - Particulate count detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微粒子数検出器に関する。 The present invention relates to a particle number detector.
微粒子数検出器としては、電荷発生素子でコロナ放電によりイオンを発生させ、そのイオンにより被測定ガス中の微粒子を帯電し、帯電した微粒子を捕集電極で捕集し、捕集された微粒子の電荷の量に基づいて微粒子の個数を測定するものが知られている(例えば特許文献1参照)。 As the particle number detector, ions are generated by a corona discharge in a charge generation element, the particles in the gas to be measured are charged by the ions, the charged particles are collected by a collecting electrode, and the collected particles are collected. One that measures the number of fine particles based on the amount of charge is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では、捕集電極にかかる電界強度が低いと、捕集電極で捕集しきれない帯電微粒子が発生して通気管の外へ排出されてしまうため、微粒子数の検出精度が低下するという問題があった。この問題を回避するためには、捕集電極にかかる電界強度を高くする必要があった。 However, in Patent Document 1, when the electric field strength applied to the collecting electrode is low, charged fine particles that cannot be collected by the collecting electrode are generated and discharged out of the vent pipe. There was a problem of lowering. In order to avoid this problem, it was necessary to increase the electric field strength applied to the collecting electrode.
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、捕集電極にかかる電界強度が低くても微粒子数を精度よく検出することを主目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and has as its main object to accurately detect the number of fine particles even when the electric field strength applied to the collecting electrode is low.
本発明の微粒子数検出器は、
通気管内に導入されたガス中の微粒子に電荷を付加して帯電微粒子にする電荷発生部と、
前記電荷発生部よりも前記ガスの流れの下流側に電界を発生させ、前記電界に配置された捕集電極で前記帯電微粒子を捕集する帯電微粒子捕集部と、
前記捕集電極に捕集された前記帯電微粒子の数に応じて変化する物理量に基づいて、前記帯電微粒子の数を検出する個数検出部と、
前記捕集電極よりも前記ガスの流れの下流側に設けられたガス排出部と、
を備え、
前記ガス排出部は、前記捕集電極で捕集されなかった前記帯電微粒子を蓄積する電荷蓄積部を有し、前記電荷蓄積部に蓄積された前記帯電微粒子は、前記捕集電極で捕集されなかった前記帯電微粒子をクーロン斥力により前記捕集電極側に押し戻す、
ものである。
The particle number detector of the present invention is
A charge generating unit that adds charged charges to the fine particles in the gas introduced into the vent pipe to form charged fine particles;
A charged particulate collection unit that generates an electric field downstream of the gas flow from the charge generation unit and collects the charged particulates by a collection electrode disposed in the electric field;
A number detection unit that detects the number of the charged fine particles based on a physical quantity that varies according to the number of the charged fine particles collected by the collection electrode;
A gas discharge part provided on the downstream side of the gas flow from the collecting electrode;
With
The gas discharge unit includes a charge accumulation unit that accumulates the charged fine particles not collected by the collection electrode, and the charged fine particles accumulated in the charge accumulation unit are collected by the collection electrode. The charged fine particles that did not exist are pushed back to the collecting electrode side by Coulomb repulsion,
Is.
この微粒子数検出器では、電荷発生部で発生した電荷を通気管内に導入されたガス中の微粒子に付加して帯電微粒子にする。帯電微粒子は、電荷発生部よりもガス流れの下流側に設けられた捕集電極に捕集される。そして、捕集電極に捕集された帯電微粒子の数に応じて変化する物理量に基づいてガス中の微粒子の数を検出する。ここで、捕集電極よりもガスの流れの下流側に設けられたガス排出部には、捕集電極で捕集されなかった帯電微粒子を蓄積する電荷蓄積部が設けられている。電荷蓄積部に蓄積された帯電微粒子は、捕集電極で捕集されなかった帯電微粒子をクーロン斥力により捕集電極側に押し戻す。そのため、捕集電極が配置された電界の強度が低くて捕集電極で捕集されずにガス排出部へ流れる帯電微粒子が発生したとしても、それらは電荷蓄積部に蓄積された帯電微粒子によって捕集電極側に押し戻され、最終的には捕集電極に捕集される。したがって、捕集装置にかかる電界の強度が低くても微粒子数を精度よく検出することができる。 In this fine particle number detector, the charge generated in the charge generation unit is added to the fine particles in the gas introduced into the vent tube to form charged fine particles. The charged fine particles are collected by a collection electrode provided on the downstream side of the gas flow with respect to the charge generation unit. Then, the number of fine particles in the gas is detected based on a physical quantity that changes according to the number of charged fine particles collected by the collecting electrode. Here, the gas discharge part provided in the downstream of the gas flow rather than the collection electrode is provided with the charge storage part which accumulate | stores the charged fine particle which was not collected by the collection electrode. The charged fine particles accumulated in the charge accumulation unit push the charged fine particles not collected by the collection electrode back to the collection electrode side by Coulomb repulsion. For this reason, even if charged fine particles that flow to the gas discharge part without being collected by the collecting electrode are generated because the electric field strength where the collecting electrode is disposed is low, they are captured by the charged fine particles accumulated in the charge accumulating part. It is pushed back to the collector electrode side and finally collected by the collector electrode. Therefore, even if the intensity of the electric field applied to the collection device is low, the number of fine particles can be detected with high accuracy.
なお、本明細書において、「電荷」とは、正電荷や負電荷のほかイオンを含むものとする。「微粒子の数を検出する」とは、微粒子の数を測定する場合のほか、微粒子の数が所定の数値範囲に入るか否か(例えば所定のしきい値を超えるか否か)を判定する場合も含むものとする。「物理量」とは、帯電微粒子の数(電荷量)に基づいて変化するパラメータであればよく、例えば電流などが挙げられる。 In this specification, “charge” includes ions in addition to positive charges and negative charges. “Detecting the number of fine particles” determines whether or not the number of fine particles falls within a predetermined numerical range (for example, whether or not a predetermined threshold value is exceeded) in addition to measuring the number of fine particles. Including cases. The “physical quantity” may be a parameter that changes based on the number of charged fine particles (charge quantity), and examples thereof include current.
本発明の微粒子数検出器において、前記ガス排出部は前記捕集電極が設けられた部分よりもガス流路面積の小さいガス通過穴を有し、前記電荷蓄積部は前記ガス通過穴の内壁に設けられていてもよい。こうすれば、電荷蓄積部の静電容量が高まり、電荷蓄積部に蓄積される帯電微粒子の量が多くなるため、捕集電極で捕集されなかった帯電微粒子を捕集電極側に一層押し戻しやすくなる。この場合、前記ガス排出部は、前記通気管の軸方向と交差する方向に設けられた絶縁性の支持板を有し、前記支持板は、前記捕集電極との間で電界を発生させるロッド状の電界発生電極が貫通しており、前記ガス通過穴は、前記支持板を貫通するように設けられていてもよい。こうすれば、ガス通過穴が設けられた支持板は電界発生電極を支持する役割も果たすため、電界発生電極を別途支持する部材を設ける必要がなく、構造が簡易になる。また、前記通気管は、断面が円形であり、前記支持板は、円板であり中心に前記電界発生電極が貫通しており、前記ガス通過穴は、前記支持板と同心の円周上に等間隔となるように複数設けられていてもよい。こうすれば、ガスの流れ場が通気管の中心軸に対して回転対称になるため、拡散して一様な流れ場を形成するまでの距離を短縮することができ、その結果、装置をコンパクト化できる。 In the particle number detector of the present invention, the gas discharge part has a gas passage hole having a smaller gas flow path area than the part provided with the collecting electrode, and the charge storage part is formed on the inner wall of the gas passage hole. It may be provided. This increases the electrostatic capacity of the charge storage unit and increases the amount of charged fine particles stored in the charge storage unit, making it easier to push charged fine particles that have not been collected by the collection electrode back to the collection electrode side. Become. In this case, the gas discharge part has an insulating support plate provided in a direction intersecting the axial direction of the vent pipe, and the support plate is a rod that generates an electric field with the collecting electrode. The gas field generation electrode may penetrate and the said gas passage hole may be provided so that the said support plate may be penetrated. In this case, the support plate provided with the gas passage hole also plays a role of supporting the electric field generating electrode, so that it is not necessary to separately provide a member for supporting the electric field generating electrode, and the structure is simplified. The vent pipe has a circular cross section, the support plate is a disc, and the electric field generating electrode passes through the center, and the gas passage hole is on a circumference concentric with the support plate. A plurality may be provided at equal intervals. In this way, since the gas flow field is rotationally symmetric with respect to the central axis of the vent pipe, the distance to diffuse and form a uniform flow field can be shortened, resulting in a compact device. Can be
本発明の微粒子数検出器において、前記電荷蓄積部は、誘電分極した誘電体を含んでいてもよい。誘電分極した誘電体の表面には正又は負の電荷が現れる。そのため、その電荷の極性とは逆の極性を持つ帯電微粒子が誘電体の表面に引き付けられる。この場合、帯電微粒子捕集部の電界を利用して誘電体を誘電分極させてもよい。こうすれば、誘電分極させるための電界を生成する装置を別途設ける必要がない。また、電荷蓄積部は、絶縁性のベース部材の表面に前記ベース部材よりも比誘電率の高い被覆部材を備えた構造としてもよい。被覆部材はベース部材よりも比誘電率が高いため、より多くの帯電微粒子を蓄積することができる。そのため、ガス排出部へ流れてきた帯電微粒子を捕集電極側へ押し戻しやすくなる。 In the fine particle number detector of the present invention, the charge storage section may include a dielectric material that is dielectrically polarized. A positive or negative charge appears on the surface of the dielectric material. Therefore, charged fine particles having a polarity opposite to the polarity of the charge are attracted to the surface of the dielectric. In this case, the dielectric may be dielectrically polarized using the electric field of the charged particulate collection unit. In this way, it is not necessary to separately provide a device for generating an electric field for dielectric polarization. In addition, the charge storage portion may have a structure in which a covering member having a higher dielectric constant than that of the base member is provided on the surface of the insulating base member. Since the covering member has a relative dielectric constant higher than that of the base member, more charged fine particles can be accumulated. Therefore, it becomes easy to push back the charged fine particles flowing to the gas discharge part to the collecting electrode side.
本発明の微粒子数検出器において、前記電荷蓄積部は、一方の電極板がグランドに接続されたコンデンサの他方の電極板を利用したものであってもよい。このようにしても、電荷蓄積部に帯電微粒子を蓄積することができる。 In the particle number detector of the present invention, the charge storage unit may use the other electrode plate of a capacitor in which one electrode plate is connected to the ground. Even in this case, charged fine particles can be stored in the charge storage section.
本発明の微粒子数検出器は、特に限定するものではないが、例えば、大気環境調査、屋内環境調査、汚染調査、自動車などの燃焼粒子計測、粒子生成環境監視、粒子合成環境監視等で用いられる。 Although the particle number detector of the present invention is not particularly limited, it is used in, for example, atmospheric environment investigation, indoor environment investigation, pollution investigation, combustion particle measurement of automobiles, particle generation environment monitoring, particle synthesis environment monitoring, etc. .
本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は微粒子数検出器10の概略構成を表す断面図、図2は図1のA−A断面図、図3は図1の円内の拡大図である。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
微粒子数検出器10は、ガス(例えば自動車の排ガス)に含まれる微粒子の数を検出するものである。この微粒子数検出器10は、通気管12内のガスの流れ方向に沿って、電荷発生素子20、余剰電荷除去装置40、捕集装置50及びガス排出部60を備えている。また、捕集装置50は、個数測定装置56を備えている。
The fine
通気管12は、ガスの流れ方向に沿って延びる断面円形のパイプ状の部材であり、電気絶縁性のセラミック部分12a,12c,12eと導電性の金属部分12b,12d,12fとが存在する。ガスは、通気管12の一端(図1の左端)から通気管12内に導入された後、通気管12内を通過してガス排出部60(図1の右端)を経て外部へ排出される。なお、通気管12の下流側端部をなす金属部分12f及びその金属部分12fと同軸同径の排気パイプ70の外側には、金属製で段差付きのアウタパイプ14が配置されている。
The
電荷発生素子20は、通気管12のガス入口側に設けられている。電荷発生素子20は、先端の尖った針状電極22と、針状電極22の先端に対向して設置された対向電極24と、針状電極22と対向電極24との間に電圧を印加する放電用電源26とを有している。針状電極22の先端以外の部分は、通気管12のうちセラミック部分12aによって取り囲まれている。対向電極24は、通気管12のうち金属部分12bと一体化されている。針状電極22と対向電極24との間に所定の電圧が印加されると、両電極22,24の間にコロナ放電が発生する。このコロナ放電中をガスが通過することにより、ガス中の微粒子16に電荷18(例えば正電荷)が付加される。なお、電荷18が付加された微粒子16を帯電微粒子Pと称する。なお、針状電極22は、平らな形状にして通気管12の内面に印刷することにより形成してもよい。
The
余剰電荷除去装置40は、微粒子16に付加されなかった電荷18を除去する装置であり、電荷発生素子20と捕集装置50との間に設けられている。余剰電荷除去装置40は、通気管12の中心軸上に配置されたロッド状の電界発生電極42と、電界発生電極42を取り囲む除去電極44とを備えている。除去電極44は、通気管12の金属部分12dである。除去電極44と対向電極24との間にはセラミック部分12cが存在しているため両者は電気的に絶縁されている。電界発生電極42と除去電極44との間には、後述する捕集装置50の電界発生電極52と捕集電極54との間に印加される電圧よりも1桁以上小さい電圧Viが印加される。これにより、余剰電荷除去装置40の電界発生電極42と除去電極44との間には弱い電界が発生する。したがって、電荷発生素子20で発生した電荷18のうち、微粒子16に付加されなかった余剰の電荷18は、この弱い電界によって除去電極44に引き寄せられる。これによって除去電極44に接続された電流計46には余剰の電荷18の量に応じた電流Iiが流れる。なお、電流Iiは余剰電荷量を調べるときには測定するが、微粒子数の検出には特に必要ではない。
The surplus
捕集装置50は、帯電微粒子Pを捕集する装置である。捕集装置50は、通気管12の中心軸上に配置されたロッド状の電界発生電極52と、電界発生電極52の周囲を取り囲む捕集電極54とを備えている。捕集電極54は、通気管12の金属部分12fである。捕集電極54と除去電極44との間にはセラミック部分12eが存在しているため両者は電気的に絶縁されている。電界発生電極52と捕集電極54との間に図示しない電界発生用電源の電圧Vpが印加されると、電界発生電極52と捕集電極54との間に電界が発生する。通気管12のうち捕集装置50が設けられている部分に流れてきた帯電微粒子Pは、この電界によって捕集電極54に引き寄せられて捕集電極54上に捕集される。捕集電極54は、個数測定装置56に接続されている。
The
個数測定装置56は、捕集電極54に捕集された帯電微粒子Pの電荷量に基づいて微粒子16の個数を測定する装置である。個数測定装置56と捕集電極54との間には、捕集電極54側からコンデンサ55aと抵抗器55bとスイッチ55c(例えば半導体スイッチ)とが直列に接続されている。このスイッチ55cがオンされると、捕集電極54に捕集された帯電微粒子Pの電荷18に基づく電流が、コンデンサ55aと抵抗器55bからなる直列回路を介して過渡応答として個数測定装置56に伝達される。個数測定装置56は、電流計を用いて電流値を測定し、その電流値に基づいて微粒子16の個数を演算する。
The
ガス排出部60は、捕集電極54の下流側に設けられセラミック製の支持板62と、支持板62に設けられたガス通過穴64と、帯電微粒子Pを蓄積可能な電荷蓄積部66とを備えている。支持板62は、円板状であり、アウタパイプ14の内側に、ガスの流れ方向と直交するように配置されている。アウタパイプ14は接地されており、捕集電極54を静電遮蔽してノイズを抑制する効果を持つ。この支持板62の中心には、捕集装置50の電界発生電極52が貫通している。また、支持板62には、捕集電極54(通気管12の金属部分12f)の下流側端部が非貫通状態で差し込まれている。図2に示すように、支持板62のうち電界発生電極52と捕集電極54との間には、ガスの流れる方向から見た形状がリング状のガス通過穴64が設けられている。電荷蓄積部66は、ガス通過穴64の内壁であり、セラミックつまり誘電体で構成されている。そのため、電界発生電極52と捕集電極54との間に電圧Vpが印加されると、電界発生電極52と捕集電極54との間に電界が発生して、電荷蓄積部66であるガス通過穴64の内壁の誘電体は誘電分極した状態となる。なお、捕集電極54が支持板62に差し込まれていなくても、電界発生電極52とアウタパイプ14との間に発生する電界によって誘電分極が生じる。なお、支持板62の比誘電率は、特に限定するものではないが、7以上が好ましく、9以上がより好ましい。
The
また、ガス通過穴64は、捕集電極54が設けられた部分よりもガス流路面積の小さくなっている。つまり、ガス通過穴64をガス流れの方向に垂直になるように切断したときの断面積は、支持板62よりもガス流れの上流側のガス通路を同様に切断したときの断面積よりも小さくなっている。図2に示すリング状のガス通過穴64の内径d1と外径d2との比d2/d1は、電荷蓄積部66に蓄積される電荷量に影響を与えるパラメータである。このd2/d1が小さいほど、直径d2の円形状のガス通過穴に比べて電荷蓄積部66の静電容量が高まり、蓄積される電荷量を高めることができるため好ましい。例えば、d2/d1が2以下であれば、直径d2の円形状のガス通過穴に比べて蓄積される電荷量を2倍程度に高めることができる。また、外径d2と内径d1との差Δd(=d2−d1)は流路幅に相当するが、流路幅が一定の場合には内径d1が大きいほどd2/d1が小さくなるため好ましい。
Further, the
次に、微粒子数検出器10の使用例について説明する。自動車の排ガスに含まれる微粒子を計測する場合、エンジンの排気管内に微粒子数検出器10を取り付ける。このとき、排ガスが微粒子数検出器10の入口(図1の左端)から通気管12内に導入され、出口(図1の右端)から排出されるように微粒子数検出器10を取り付ける。自動車の排ガスに含まれる微粒子16は、電荷発生素子20を通過する際に電荷18が付加されて帯電微粒子Pになる。帯電微粒子Pは、電界が弱く除去電極44の長さが短い余剰電荷除去装置40をそのまま通過して捕集装置50に至る。また、電荷発生素子20で発生した電荷18のうち微粒子16に付加されなかった余剰の電荷18は、電界が弱くても余剰電荷除去装置40の除去電極44に引き寄せられ、GNDに捨てられる。これにより、微粒子16に付加されなかった余剰な電荷18は捕集装置50にほとんど到達することがない。帯電微粒子Pは、捕集装置50に至ると、捕集電極54に引き寄せられて捕集される。捕集電極54に付着された帯電微粒子Pの電荷18に基づく電流が、コンデンサ55aと抵抗器55bからなる直列回路を介して過渡応答として個数測定装置56に伝達される。
Next, a usage example of the
電流Iと電荷量qの関係は、I=dq/(dt)、q=∫Idtである。したがって、個数測定装置56は、スイッチ55cがオンされている期間(スイッチオン期間)にわたって電流値を積分(累算)して電流値の積分値(蓄積電荷量)を求める。スイッチオン期間の経過後に、蓄積電荷量を素電荷で除算して電荷の総数(捕集電荷数)を求め、その捕集電荷数を1つの微粒子16に付加する電荷の数の平均値で除算することで、一定時間(例えば5〜15秒)にわたって捕集電極54に付着していた微粒子16の個数を求めることができる。そして、個数測定装置56は、一定時間における微粒子16の個数を算出する演算を、所定期間(例えば1〜5分)にわたって繰り返し行って積算することで、所定期間にわたって捕集電極54に付着した微粒子16の個数を算出することができる。また、コンデンサ55aと抵抗器55bによる過渡応答を利用することで、小さな電流でも測定することが可能となり、微粒子16の個数を高精度に検出することができる。pA(ピコアンペア)レベルやnA(ナノアンペア)レベルの微小な電流であれば、例えば抵抗値の大きい抵抗器55bを使用して時定数を大きくすることで、微小な電流の測定が可能となる。
The relationship between the current I and the charge amount q is I = dq / (dt), q = ∫Idt. Accordingly, the
ここで、電界発生電極52と捕集電極54との間に印加する電圧Vpが高い場合、捕集装置50に発生する電界の強度が高いため、捕集装置50を通過する帯電微粒子Pはほぼ全量が捕集電極54に捕集される。一方、電圧Vpが低い場合(例えば上述した高い電圧に比べて1桁小さい場合)、捕集装置50に発生する電界の強度が低いため、捕集装置50を通過する帯電微粒子Pの一部が捕集電極4に捕集されずにガス排出部60のガス通過穴64に至ることがある。このとき、ガス通過穴64の内壁(つまり電荷蓄積部66)を構成する誘電体は、電界発生電極52と捕集電極54との間に発生している電界によって誘電分極した状態となる。初期状態(帯電微粒子Pが蓄積されていない状態)の電荷蓄積部66を帯電微粒子Pが通過する場合、その帯電微粒子Pは誘電分極した誘電体によって電荷蓄積部66に引き寄せられて蓄積される。しかし、帯電微粒子Pが蓄積されたあとの電荷蓄積部66を新たな帯電微粒子Pが通過する場合、電荷蓄積部66に蓄積された帯電微粒子Pはその新たな帯電微粒子Pをクーロン斥力により捕集電極54側に押し戻す。このときの様子を図3の点線矢印で示す。押し戻された帯電微粒子Pは最終的に捕集電極54に捕集される。したがって、電圧Vpが低い場合であっても、捕集電極54に捕集されずに通気管12の外へ排出されてしまう帯電微粒子Pの数を抑制することができる。
Here, when the voltage Vp applied between the electric
なお、捕集電極54のうち通気管12の内部空間に露出している部分が、実質的に帯電微粒子Pを捕集する部分になる。
A portion of the
以上詳述した微粒子数検出器10では、個数測定装置56は、捕集装置50の電界が高い場合はもちろんのこと低くても、微粒子数を精度よく検出することができる。
In the fine
また、ガス排出部60は捕集電極54が設けられた部分よりもガス流路面積の小さいガス通過穴64を有し、電荷蓄積部66はガス通過穴64の内壁に設けられている。これにより、電荷蓄積部66の静電容量が高まり、電荷蓄積部66に蓄積される帯電微粒子Pの量が多くなるため、捕集電極54で捕集されなかった帯電微粒子Pを捕集電極側に一層押し戻しやすくなる。
Further, the
更に、電荷蓄積部66は誘電分極した誘電体であり表面に正又は負の電荷が現れるため、その電荷の極性とは逆の極性を持つ帯電微粒子Pを誘電体の表面に引き付けて蓄積することができる。
Further, since the
更にまた、捕集装置50に発生させた電界を利用して電荷蓄積部66を構成する誘電体を誘電分極させているため、誘電分極させるための電界を生成する装置を別途設ける必要がない。
Furthermore, since the dielectric constituting the
そしてまた、支持板62は電界発生電極52を支持する役割を果たすため、電界発生電極52を別途支持する部材を設ける必要がなく、構造が簡易になる。
In addition, since the
なお、本発明は上述した第1実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the above-described first embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、支持板62に設けたガス通過穴64の内壁をそのまま電荷蓄積部66としたが、図4〜図6に示す電荷蓄積部166、266,366を採用してもよい。図4では、ガス通過穴64の内壁を、支持板62よりも比誘電率の高い被覆部材163で被覆し、その被覆部材163の表面を電荷蓄積部166としている。図5では、支持板62のガス上流側の端面のうちガス通過穴64の周辺部分62aを、支持板62よりも比誘電率の高い被覆部材263で被覆し、その被覆部材263の表面を電荷蓄積部266としている。図6では、ガス通過穴64の内壁及びガス通過穴64の周辺部分62aを、支持板62よりも比誘電率の高い被覆部材363で被覆し、その被覆部材363の表面を電荷蓄積部366としている。図4〜図6に示す電荷蓄積部166,266,366は、被覆部材163,263,363の比誘電率が支持板62(ベース部材)よりも高いため、上述した実施形態よりも多くの帯電微粒子Pを蓄積することができる。そのため、ガス排出部60へ流れてきた帯電微粒子Pを捕集電極側へ押し戻しやすくなる。なお、主なセラミックの比誘電率を下記表1に示す。
For example, in the above-described embodiment, the inner wall of the
あるいは、図7に示す電荷蓄積部466を採用してもよい。図7では、支持板62に設けたガス通過穴64の内壁に金属電極463を設け、外部コンデンサ464の片方の電極板をこの金属電極463に接続し、もう片方の電極板をグランド(GND)に接続している。この場合、金属電極463の表面が電荷蓄積部466になる。この電荷蓄積部466も、上述した実施形態と同様に帯電微粒子Pを蓄積することができ、蓄積された帯電微粒子Pは新たな帯電微粒子Pをクーロン斥力により捕集電極54側に押し戻す。したがって、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
Or you may employ | adopt the electric
上述した実施形態では、電荷発生素子20として、針状電極22と対向電極24とを用いたが、特にこれに限定されない。例えば、図8に示すように、通気管12の内面に露出する放電電極122と、その放電電極122と対向し通気管12の内壁に埋設された誘導電極124とを用いてもよい。この場合、両電極122,124に挟まれた通気管12の内壁が誘電体層として機能する。放電電極122は、外周に複数の突起を備えていることが好ましい。このような放電電極122と誘導電極124との間に電圧を印加しても気中放電によって電荷が発生する。
In the above-described embodiment, the
上述した実施形態では、ガス通過穴64は図2に示すようにリング状の穴としたが、特にリング状に限定されるものではなく、例えば矩形状の穴であってもよい。また、図1のA−A断面図は図2ではなく図9となるようにしてもよい。図9では、支持板62のうち電界発生電極52と捕集電極54との間に複数の小径のガス通過穴164が設けられている。電界蓄積部166は、ガス通過穴164の内壁部分となる。このようにしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。複数のガス通過穴164は同一円周上に等間隔となるように設けることが好ましい。こうすれば、ガスの流れ場が通気管12の中心軸に対して回転対称になるため、拡散して一様な流れ場を形成するまでの距離を短縮することができ、その結果、装置をコンパクト化できる。なお、図9にはガス通過穴164を6個設けた例を示したが、ガス通過穴164の個数は2個以上であればいくつでもよい。
In the embodiment described above, the
上述した実施形態では、余剰電荷除去装置40を設けたが、余剰電荷除去装置40を設けなくてもよい。
In the embodiment described above, the surplus
上述した実施形態では、正に帯電した帯電微粒子Pの個数を測定する場合について説明したが、負に帯電した帯電微粒子Pの個数を測定するようにしてもよい。 In the embodiment described above, the case of measuring the number of positively charged fine particles P has been described, but the number of negatively charged fine particles P may be measured.
10 微粒子数検出器、12 通気管、12a,12c,12e セラミック部分、12b,12d,12f 金属部分、14 アウタパイプ、16 微粒子、18 電荷、20 電荷発生素子、22 針状電極、24 対向電極、26 放電用電源、40 余剰電荷除去装置、42 電界発生電極、44 除去電極、46 電流計、50 捕集装置、52 電界発生電極、54 捕集電極、55a コンデンサ、55b 抵抗器、55c スイッチ、56 個数測定装置、60 ガス排出部、62 支持板、62a 周辺部分、64,164 ガス通過穴、66,166,266,366,466 電荷蓄積部、70 排気パイプ、120 電荷発生素子、122 放電電極、124 誘導電極、163,263,363 被覆部材、463 金属電極、464 外部コンデンサ、P 帯電微粒子。 10 Particle number detector, 12 Vent pipe, 12a, 12c, 12e Ceramic portion, 12b, 12d, 12f Metal portion, 14 Outer pipe, 16 Particle, 18 Charge, 20 Charge generating element, 22 Needle electrode, 24 Counter electrode, 26 Power source for discharge, 40 Surplus charge removal device, 42 Electric field generation electrode, 44 Removal electrode, 46 Ammeter, 50 Collection device, 52 Electric field generation electrode, 54 Collection electrode, 55a Capacitor, 55b Resistor, 55c Switch, 56 Measuring device, 60 gas discharge part, 62 support plate, 62a peripheral part, 64,164 gas passage hole, 66,166,266,366,466 charge storage part, 70 exhaust pipe, 120 charge generation element, 122 discharge electrode, 124 Induction electrode, 163, 263, 363 Cover member, 463 Metal electrode, 464 Part capacitor, P charged fine particles.
Claims (8)
前記電荷発生部よりも前記ガスの流れの下流側に電界を発生させ、前記電界に配置された捕集電極で前記帯電微粒子を捕集する帯電微粒子捕集部と、
前記捕集電極に捕集された前記帯電微粒子の数に応じて変化する物理量に基づいて、前記帯電微粒子の数を検出する個数検出部と、
前記捕集電極よりも前記ガスの流れの下流側に設けられたガス排出部と、
を備え、
前記ガス排出部は、前記捕集電極で捕集されなかった前記帯電微粒子を蓄積する電荷蓄積部を有し、前記電荷蓄積部に蓄積された前記帯電微粒子は、前記捕集電極で捕集されなかった前記帯電微粒子をクーロン斥力により前記捕集電極側に押し戻す、
微粒子数検出器。 A charge generating unit that adds charged charges to the fine particles in the gas introduced into the vent pipe to form charged fine particles;
A charged particulate collection unit that generates an electric field downstream of the gas flow from the charge generation unit and collects the charged particulates by a collection electrode disposed in the electric field;
A number detection unit that detects the number of the charged fine particles based on a physical quantity that varies according to the number of the charged fine particles collected by the collection electrode;
A gas discharge part provided on the downstream side of the gas flow from the collecting electrode;
With
The gas discharge unit includes a charge accumulation unit that accumulates the charged fine particles not collected by the collection electrode, and the charged fine particles accumulated in the charge accumulation unit are collected by the collection electrode. The charged fine particles that did not exist are pushed back to the collecting electrode side by Coulomb repulsion,
Particle number detector.
請求項1に記載の微粒子数検出器。 The gas discharge part has a gas passage hole having a smaller gas flow path area than the part where the collecting electrode is provided, and the charge storage part is provided on the inner wall of the gas passage hole.
The fine particle number detector according to claim 1.
請求項2に記載の微粒子数検出器。 The gas discharge portion has an insulating support plate provided in a direction intersecting the axial direction of the vent pipe, and the support plate generates a rod-shaped electric field that generates an electric field with the collecting electrode. The generation electrode is penetrated, and the gas passage hole is provided so as to penetrate the support plate.
The fine particle number detector according to claim 2.
前記支持板は、円板であって中心に前記電界発生電極が貫通しており、
前記ガス通過穴は、前記支持板と同心の円周上に等間隔となるように複数設けられている、
請求項3に記載の微粒子数検出器。 The vent pipe has a circular cross section,
The support plate is a disc and the electric field generating electrode passes through the center,
A plurality of the gas passage holes are provided at equal intervals on a circumference concentric with the support plate,
The fine particle number detector according to claim 3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の微粒子数検出器。 The charge storage unit includes a dielectric material having a dielectric polarization,
The particle number detector according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の微粒子数検出器。 The charge accumulating part is obtained by dielectric polarization of the dielectric using the electric field of the charged particulate collection part.
The fine particle number detector according to claim 5.
請求項5又は6に記載の微粒子数検出器。 The charge storage portion has a structure in which a covering member having a higher dielectric constant than that of the base member is provided on the surface of the insulating base member.
The particle number detector according to claim 5 or 6.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の微粒子数検出器。 The charge storage unit utilizes the other electrode plate of the capacitor in which one electrode plate is connected to the ground.
The particle number detector according to any one of claims 1 to 4.
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-
2018
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