JPH0522183B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0522183B2 JPH0522183B2 JP19142082A JP19142082A JPH0522183B2 JP H0522183 B2 JPH0522183 B2 JP H0522183B2 JP 19142082 A JP19142082 A JP 19142082A JP 19142082 A JP19142082 A JP 19142082A JP H0522183 B2 JPH0522183 B2 JP H0522183B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- particles
- charge
- amount
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/24—Arrangements for measuring quantities of charge
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
二段式電気集塵装置あるいは静電式エアフイル
ターは、空気中の粒子を荷電する荷電部と、荷電
粒子を捕集する捕集部とを有しているが、高い捕
集性能を維持するためには、捕集部の性能もさる
ことながら、荷電部の性能も重要である。
ターは、空気中の粒子を荷電する荷電部と、荷電
粒子を捕集する捕集部とを有しているが、高い捕
集性能を維持するためには、捕集部の性能もさる
ことながら、荷電部の性能も重要である。
荷電部の特性において重要なことは、いかに短
時間に多くの電荷を粒子にのせるかということ
と、いかに荷電していない粒子をなくすかという
ことである。
時間に多くの電荷を粒子にのせるかということ
と、いかに荷電していない粒子をなくすかという
ことである。
コロナ放電を利用した荷電装置においては、そ
の構造上、高電圧を印加し、その絶縁距離を保つ
ために、電離域をバイパスリークする粒子を完全
になくすことはむずかしく、非常にわずかではあ
るが、荷電装置を通過した粒子の中には、荷電し
ていない粒子、あるいは荷電量の少い粒子が含ま
れやすい。
の構造上、高電圧を印加し、その絶縁距離を保つ
ために、電離域をバイパスリークする粒子を完全
になくすことはむずかしく、非常にわずかではあ
るが、荷電装置を通過した粒子の中には、荷電し
ていない粒子、あるいは荷電量の少い粒子が含ま
れやすい。
従来空気中の微粒子の荷電量を測定する装置と
して、いわゆるモビリテイアナライザーがある。
して、いわゆるモビリテイアナライザーがある。
これは、円筒電極間、もしくは平板電極間に電
圧を印加し、粒子をあらかじめ既知の荷電量にし
ておき、即ち単一荷電しておき、荷電粒子が電極
に捕集されることに起因する電流を、電極間の印
加電圧を変化させながら測定することにより、粒
子径と濃度を測定するように構成されている。
圧を印加し、粒子をあらかじめ既知の荷電量にし
ておき、即ち単一荷電しておき、荷電粒子が電極
に捕集されることに起因する電流を、電極間の印
加電圧を変化させながら測定することにより、粒
子径と濃度を測定するように構成されている。
このモビリテイアナライザーにおいては、電流
を測定することにより、粒子を計数しているた
め、粒子濃度が低いと、電流が極めて小さくなつ
て測定できなくなる。測定可能な粒子径は0.003
〜0.3μｍ程度の限られた範囲のものである。粒子
を単一荷電するために放射線を使用するため、装
置の取扱いが面倒で、価格が高価であるなどの諸
欠点があつた。
を測定することにより、粒子を計数しているた
め、粒子濃度が低いと、電流が極めて小さくなつ
て測定できなくなる。測定可能な粒子径は0.003
〜0.3μｍ程度の限られた範囲のものである。粒子
を単一荷電するために放射線を使用するため、装
置の取扱いが面倒で、価格が高価であるなどの諸
欠点があつた。
本発明は、空気その他の流体中の粒子の数を測
定して、荷電粒子群の中に含まれる無荷電粒子の
割合が測定でき、粒子濃度が極めて低い場合にお
いても測定が可能で、各種の応用が期待できる荷
電粒子の電荷量測定装置を提供しようとするもの
である。
定して、荷電粒子群の中に含まれる無荷電粒子の
割合が測定でき、粒子濃度が極めて低い場合にお
いても測定が可能で、各種の応用が期待できる荷
電粒子の電荷量測定装置を提供しようとするもの
である。
以下図面にもとずいて本発明の実施例を説明す
ると、第１図において１は荷電粒子を含む空気を
通過させる電極部、２は電極部１に高電圧を印加
するように使用した高圧電源、３は電極部１を通
過した荷電粒子を含む空気を吸引して粒子数を計
数する光散乱式のパーテイクルカウンター、４は
データ処理装置である。
ると、第１図において１は荷電粒子を含む空気を
通過させる電極部、２は電極部１に高電圧を印加
するように使用した高圧電源、３は電極部１を通
過した荷電粒子を含む空気を吸引して粒子数を計
数する光散乱式のパーテイクルカウンター、４は
データ処理装置である。
第２図には、上記電極部１の例が示してあり、
その説明をすると、同軸二重円筒電極、即ち内筒
電極５の外周に間隔をおいて外筒電極６を設け、
両電極５，６の間を絶縁材により電気的に絶縁
し、外筒電極６の両端には、フランジ７，８を設
け、この各フランジ７，８には、外筒電極６の内
径と同一径の開口部９，１０を有する絶縁板１
１，１２を当てがい、一方の絶縁板１１の外側に
は、荷電粒子を含む空気などの気体を両電極５，
６の間へ導入する入口管１３の後端に設けられた
フランジ１４を当てがい、他方の絶縁板１２の外
側には、両電極５，６の間を通過した気体を流出
させる出口管１５の後端に設けられたフランジ１
６を当てがい、絶縁板１１，１２間に挿通したス
タツトボルト１７，１７の両端をフランジ１４と
フランジ１６の外側へ突出させ、その各突出部に
ナツト１８，１９をそれぞれねじ込むようにし
て、外筒電極６の両端に絶縁板１１，１２を介し
て入口管１３と出口管１５をそれぞれ一体に結合
し、内筒電極５の両端には、内外両電極５，６の
間を通過する気体の流れがないように整流ヘツド
２０と整流テイル２１をそれぞれ設け、フランジ
７と絶縁板１１の間、及びフランジ１４と絶縁板
１１の間には、エアー漏れを防ぐＯリング２２，
２３をはめ込み、フランジ８と絶縁板１２の間、
及びフランジ１６と絶縁板１２の間にも、エアー
漏れを防ぐＯリング２４，２５をはめ込み、内筒
電極５は接地２６し、外筒電極６には、高電圧を
印加する高圧電源２を接続してある。この高圧電
源２には0V〜数KV程度まで可変のものを使用す
る。なお、上記出口管１５には、光散乱式で、粒
子数を計数することが可能なパーテイクルカウン
ターを連結する。
その説明をすると、同軸二重円筒電極、即ち内筒
電極５の外周に間隔をおいて外筒電極６を設け、
両電極５，６の間を絶縁材により電気的に絶縁
し、外筒電極６の両端には、フランジ７，８を設
け、この各フランジ７，８には、外筒電極６の内
径と同一径の開口部９，１０を有する絶縁板１
１，１２を当てがい、一方の絶縁板１１の外側に
は、荷電粒子を含む空気などの気体を両電極５，
６の間へ導入する入口管１３の後端に設けられた
フランジ１４を当てがい、他方の絶縁板１２の外
側には、両電極５，６の間を通過した気体を流出
させる出口管１５の後端に設けられたフランジ１
６を当てがい、絶縁板１１，１２間に挿通したス
タツトボルト１７，１７の両端をフランジ１４と
フランジ１６の外側へ突出させ、その各突出部に
ナツト１８，１９をそれぞれねじ込むようにし
て、外筒電極６の両端に絶縁板１１，１２を介し
て入口管１３と出口管１５をそれぞれ一体に結合
し、内筒電極５の両端には、内外両電極５，６の
間を通過する気体の流れがないように整流ヘツド
２０と整流テイル２１をそれぞれ設け、フランジ
７と絶縁板１１の間、及びフランジ１４と絶縁板
１１の間には、エアー漏れを防ぐＯリング２２，
２３をはめ込み、フランジ８と絶縁板１２の間、
及びフランジ１６と絶縁板１２の間にも、エアー
漏れを防ぐＯリング２４，２５をはめ込み、内筒
電極５は接地２６し、外筒電極６には、高電圧を
印加する高圧電源２を接続してある。この高圧電
源２には0V〜数KV程度まで可変のものを使用す
る。なお、上記出口管１５には、光散乱式で、粒
子数を計数することが可能なパーテイクルカウン
ターを連結する。
次に、上記の構成より成る荷電粒子の電荷量測
定装置による測定法を説明すると、空気中に含ま
れる粒径の既知でない多分散の荷電粒子が入口管
１３を通つて内筒電極５と外筒電極６の間に入る
と、両電極５，６間に印加された高電圧による電
界によりクーロン力を受け、逆極性の電極に捕集
されるが、この捕集の度合は、気流速度ｖ、また
はサンプリング吸引量Ｑ、電極の距離（大きさ）、
印加電圧Ｖ、粒子径Dp及び粒子の荷電量ｎに依
存する。
定装置による測定法を説明すると、空気中に含ま
れる粒径の既知でない多分散の荷電粒子が入口管
１３を通つて内筒電極５と外筒電極６の間に入る
と、両電極５，６間に印加された高電圧による電
界によりクーロン力を受け、逆極性の電極に捕集
されるが、この捕集の度合は、気流速度ｖ、また
はサンプリング吸引量Ｑ、電極の距離（大きさ）、
印加電圧Ｖ、粒子径Dp及び粒子の荷電量ｎに依
存する。
そこで、印加電圧Ｖを変化させながら電極部１
を透過した粒子数の割合をパーテイクルカウンタ
ー３で、ある粒径範囲、例えば0.1〜0.2μｍにつ
いて計数してゆくと、第３図のグラフに示すよう
になる。この第３図から外そう法、即ち第３図の
点線により定まる印加電圧V*、即ち限界電圧を
求め、次式により粒子の荷電量を測定する。
を透過した粒子数の割合をパーテイクルカウンタ
ー３で、ある粒径範囲、例えば0.1〜0.2μｍにつ
いて計数してゆくと、第３図のグラフに示すよう
になる。この第３図から外そう法、即ち第３図の
点線により定まる印加電圧V*、即ち限界電圧を
求め、次式により粒子の荷電量を測定する。
ｎ＝4πακV*／Ｑ〔ｅ〕 (1)
ただし、αは電極形状によつて決まる定数であ
り、次式で決定される。
り、次式で決定される。
α＝ｌ／21log（rp÷ri） (2)
rp：外筒半径
ri：内筒半径
ｌ ：筒長さ
Ｑ ：吸引量
κ ：単一荷電の移動度
単一荷電の移動度κは、ストークスカニンガム
の式によつて粒径の関数で与えられ、次の式によ
つて求められる。
の式によつて粒径の関数で与えられ、次の式によ
つて求められる。
κ＝Cnｅ／3πμDp (3)
Cn：カニンガム補正係数
ｅ ：電子の素電荷
Dp：粒子径
μ ：空気の粘性係数
ここで、パーテイクルカウンターのどのチヤン
ネルを使用しているかで、注目している粒径区分
が定まり、0.1〜0.2μｍであれば、Dp＝0.15μｍと
してカニンガム補正係数Cn、単一荷電の移動度
κが定まる。吸引量Ｑはパーテイクルカウンター
３の吸引量と等しい。
ネルを使用しているかで、注目している粒径区分
が定まり、0.1〜0.2μｍであれば、Dp＝0.15μｍと
してカニンガム補正係数Cn、単一荷電の移動度
κが定まる。吸引量Ｑはパーテイクルカウンター
３の吸引量と等しい。
そうすると、注目している粒径の粒子の荷電量
は(1)式からV*によつて決まることがわかる。
は(1)式からV*によつて決まることがわかる。
印加された電圧によつて生じた円筒電極内部の
電界によつて粒子の軌道が曲げられ、円筒電極内
で捕集されるが、V*は円筒電極内で注目してい
る粒径のほとんどの粒子が捕集される限界の電圧
である。
電界によつて粒子の軌道が曲げられ、円筒電極内
で捕集されるが、V*は円筒電極内で注目してい
る粒径のほとんどの粒子が捕集される限界の電圧
である。
実際のV*の決定法としては、第３図の外そう
法により求められ、これらはデータ処理装置４に
より行われる。
法により求められ、これらはデータ処理装置４に
より行われる。
即ち、印加電圧V1のときの円筒電極の粒子数
Cpo（V1）、印加電圧V2のときの円筒電極の粒子数
Cpo（V2）及び電圧無印加時の粒子数Cpffのデータ
から、 V*V2×Cpff／Cpo（V2）＝V1×Cpff／Cpo（V1） として求められる。
Cpo（V1）、印加電圧V2のときの円筒電極の粒子数
Cpo（V2）及び電圧無印加時の粒子数Cpffのデータ
から、 V*V2×Cpff／Cpo（V2）＝V1×Cpff／Cpo（V1） として求められる。
ところで、(1)式中の4πακ／Ｑの逆数は、電圧の単
位を持つ量である。そこで、これをV0とおくと、
V0＝Ｑ／4πακ (4)
となる。
この(4)式の物理的意味は、単一荷電された粒子
の場合の限界電圧に相当する。荷電量が単一荷電
であることが既知であれば、注目している粒径に
対し理論的計算により求めることができ、それが
(4)式で示す理論限界電圧である。
の場合の限界電圧に相当する。荷電量が単一荷電
であることが既知であれば、注目している粒径に
対し理論的計算により求めることができ、それが
(4)式で示す理論限界電圧である。
こうしてみると、(1)式は次の(5)式のように、
ｎ＝V*／V0 (5)
測定によつて求まる限界電圧V*と、理論的に
求まる単一荷電の限界電圧との比となつているこ
とがわかる。
求まる単一荷電の限界電圧との比となつているこ
とがわかる。
本発明に係る装置を使用して、ある荷電装置を
通過した粒子の荷電量を測定した結果の一例を示
すと、第４図のグラフのとおりになる。このグラ
フは、粒径0.1〜0.2μｍ、0.2〜0.3μｍ、0.3〜0.4μ
ｍ、0.4〜0.5μｍの各々の範囲に対し印加電圧を
変えながら第３図のようにパーテイクルカウンタ
を用いて透過率を求め、V*を決定し、荷電量を
求めるものである。次に、無荷電粒子の割合を測
定した結果の一例を示すと、第５図のグラフのと
おりになり、正規の放電線数（18本）を有する荷
電装置を通過した微粒子は、荷電しているので円
筒電極で捕集されるため、円筒電極に印加した電
圧の増加とともに透過率は減少してゆくが、放電
線を１本はずし17本で作動させた場合には、放電
していない部分、即ち放電線をはずした部分を通
過した無荷電粒子が、円筒電極内で捕集されない
ため、荷電及び無荷電粒子の両者が混在する空気
を円筒電極に通すとき、印加電圧を上げても透過
率はほぼ一定値となる。このときの透過率の値が
無荷電粒子の割合となり、この割合が第５図のグ
ラフ中に５％の一点鎖線で示されている。
通過した粒子の荷電量を測定した結果の一例を示
すと、第４図のグラフのとおりになる。このグラ
フは、粒径0.1〜0.2μｍ、0.2〜0.3μｍ、0.3〜0.4μ
ｍ、0.4〜0.5μｍの各々の範囲に対し印加電圧を
変えながら第３図のようにパーテイクルカウンタ
を用いて透過率を求め、V*を決定し、荷電量を
求めるものである。次に、無荷電粒子の割合を測
定した結果の一例を示すと、第５図のグラフのと
おりになり、正規の放電線数（18本）を有する荷
電装置を通過した微粒子は、荷電しているので円
筒電極で捕集されるため、円筒電極に印加した電
圧の増加とともに透過率は減少してゆくが、放電
線を１本はずし17本で作動させた場合には、放電
していない部分、即ち放電線をはずした部分を通
過した無荷電粒子が、円筒電極内で捕集されない
ため、荷電及び無荷電粒子の両者が混在する空気
を円筒電極に通すとき、印加電圧を上げても透過
率はほぼ一定値となる。このときの透過率の値が
無荷電粒子の割合となり、この割合が第５図のグ
ラフ中に５％の一点鎖線で示されている。
なお、第３図のグラフにおいて、Cpoは電圧を
印加した場合の電極部１の出口における粒子濃
度、Cpffは電圧を印加しない場合の電極部１の出
口における粒子濃度をそれぞれ示し、第４図及び
第５図のグラフにおいて、Ipは荷電装置の放電電
流、Ｑは荷電装置を通過する風量をそれぞれ示
し、第５図のグラフにおいて、wiresは荷電装置
における放電線の数、DOPは試験に用いたジオ
クチルフタレイトの微粒子をそれぞれ示す。
印加した場合の電極部１の出口における粒子濃
度、Cpffは電圧を印加しない場合の電極部１の出
口における粒子濃度をそれぞれ示し、第４図及び
第５図のグラフにおいて、Ipは荷電装置の放電電
流、Ｑは荷電装置を通過する風量をそれぞれ示
し、第５図のグラフにおいて、wiresは荷電装置
における放電線の数、DOPは試験に用いたジオ
クチルフタレイトの微粒子をそれぞれ示す。
本発明は、上記実施例のほか、円筒電極５に高
電圧を印加する高圧電源２を接続し、外筒電極６
を接地したり、電極部１を平板電極で構成するな
ど適宜設計変更しうる。
電圧を印加する高圧電源２を接続し、外筒電極６
を接地したり、電極部１を平板電極で構成するな
ど適宜設計変更しうる。
本発明は、叙上のように構成したから、0.1μｍ
〜10μｍ程度の粒子の電荷量を空気中に浮遊した
状態で測定できる。特に粒子濃度が低い場合にお
いても電荷量の測定が可能である。荷電粒子群の
中に含まれる無荷電粒子の割合が測定できる。従
来のモビリテイアナライザーのように微小電流を
測定するための電極間の極めて高い絶縁も特に必
要とせず、電界がかかればよいので、構造が簡単
で製作が容易であり、取扱いも容易であるなどの
利点を有する。
〜10μｍ程度の粒子の電荷量を空気中に浮遊した
状態で測定できる。特に粒子濃度が低い場合にお
いても電荷量の測定が可能である。荷電粒子群の
中に含まれる無荷電粒子の割合が測定できる。従
来のモビリテイアナライザーのように微小電流を
測定するための電極間の極めて高い絶縁も特に必
要とせず、電界がかかればよいので、構造が簡単
で製作が容易であり、取扱いも容易であるなどの
利点を有する。
第１図は本発明装置の構成を示すブロツクダイ
アグラム、第２図は電極部の一例を示す断面図、
第３図は電極部を透過する荷電粒子の透過率を示
すグラフ、第４図は粒子荷電特性の測定結果の一
例を示すグラフ、第５図は荷電粒子の中に含まれ
る無荷電粒子の割合の測定結果の一例を示すグラ
フである。 １…電極部、２…高圧電源、３…パーテイクル
カウンター、４…データ処理装置、５…円筒電
極、６…外筒電極。
アグラム、第２図は電極部の一例を示す断面図、
第３図は電極部を透過する荷電粒子の透過率を示
すグラフ、第４図は粒子荷電特性の測定結果の一
例を示すグラフ、第５図は荷電粒子の中に含まれ
る無荷電粒子の割合の測定結果の一例を示すグラ
フである。 １…電極部、２…高圧電源、３…パーテイクル
カウンター、４…データ処理装置、５…円筒電
極、６…外筒電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁材により荷電粒子を含む空気を通過させ
る間隔をおいて支持された電極であつて、その電
極間に電位差を生じさせる電極部と、この電極部
に高電圧を印加するように接続された高圧電源
と、上記電極部の電極間を通過した気体中の粒子
数を計数するパーテイクルカウンターと、上記電
極部に対する高電圧無印加時の電極出口における
粒子数と、上記電極部に対する高電圧印加時の電
極出口における粒子数のデータから定まる限界電
圧を演算し、この限界電圧と単一荷電の理論限界
電圧との比から演算される粒子の電荷量を演算出
力するデータ処理装置とからなる荷電粒子の荷電
量測定装置。 ２ 電極部が二重円筒電極からなる特許請求の範
囲第１項記載の荷電粒子の電荷量測定装置。 ３ 電極部が平板電極からなる特許請求の範囲第
１項記載の荷電粒子の電荷量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19142082A JPS5981564A (ja) | 1982-10-30 | 1982-10-30 | 荷電粒子の電荷量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19142082A JPS5981564A (ja) | 1982-10-30 | 1982-10-30 | 荷電粒子の電荷量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5981564A JPS5981564A (ja) | 1984-05-11 |
| JPH0522183B2 true JPH0522183B2 (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=16274312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19142082A Granted JPS5981564A (ja) | 1982-10-30 | 1982-10-30 | 荷電粒子の電荷量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5981564A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6964189B2 (en) * | 2004-02-25 | 2005-11-15 | Westinghouse Savannah River Company, Llc | Portable aerosol contaminant extractor |
-
1982
- 1982-10-30 JP JP19142082A patent/JPS5981564A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5981564A (ja) | 1984-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3679973A (en) | Electrogasdynamic dust monitor | |
| US4689056A (en) | Air cleaner using ionic wind | |
| RU2182850C1 (ru) | Устройство для очистки воздуха от пыли и аэрозолей | |
| US3763428A (en) | Simultaneous measurement of the size distribution of aerosol particles and the number of particles of each size in a flowing gaseous medium | |
| Liu et al. | A portable electrical analyzer for size distribution measurement of submicron aerosols | |
| US3526828A (en) | Method and apparatus for measuring particle concentration | |
| US3114877A (en) | Particle detector having improved unipolar charging structure | |
| US3413545A (en) | Apparatus and method for determining aerosol particle concentration and particle size distribution | |
| Reineking et al. | Measurements of particle loss functions in a differential mobility analyzer (TSI, Model 3071) for different flow rates | |
| US2589463A (en) | Electrostatic precipitator | |
| US6827761B2 (en) | Particle concentrator | |
| US2932966A (en) | Apparatus for smoke detection | |
| US3827217A (en) | Electrostatic precipitator for the collection of particles contained in a gas | |
| US4556849A (en) | Apparatus for measuring the grain-size composition of powders | |
| Liu et al. | Diffusion charging of aerosol particles at low pressures | |
| US4769609A (en) | Measurement of ultra-fine particles utilizing pulsed corona signals | |
| Intra et al. | Design and evaluation of a high concentration, high penetration unipolar corona ionizer for electrostatic discharge and aerosol charging | |
| US2789657A (en) | Electrostatic precipitators | |
| Hurd et al. | Aerosol size distribution from ion mobility | |
| JPH0522183B2 (ja) | ||
| US2986923A (en) | Means for detecting and measuring aerosols | |
| JPS6243540A (ja) | 超微粒子測定装置 | |
| Alonso et al. | Space–charge effects in the differential mobility analyzer | |
| Intra et al. | Measurements of ion current from a corona-needle charger using a Faraday cup electrometer | |
| Hochrainer | Measurement methods for electric charges on aerosols |