個数濃度標準気体の生成装置、及び、個数濃度標準気体の製造方法
【課題】本発明は、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で存在する気体、いわゆる個数濃度標準気体を生成する個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子Ｐが既知の個数濃度で含有される液体Ｗを噴霧手段１により噴霧して、前記標準ナノ粒子Ｐを一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴Ｄを発生させた後、発生した液滴Ｄのうちから特定の粒径の液滴ｄのみを選別手段２により選別し、該選別された特定の粒径の液滴ｄの個数を計数手段３により計数した上で該液滴ｄを乾燥手段４により乾燥させることにより、浮遊状態の前記標準ナノ粒子Ｐが所定の個数濃度で存在する気体Ｇを製造することを特徴とする。
【解決手段】１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子Ｐが既知の個数濃度で含有される液体Ｗを噴霧手段１により噴霧して、前記標準ナノ粒子Ｐを一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴Ｄを発生させた後、発生した液滴Ｄのうちから特定の粒径の液滴ｄのみを選別手段２により選別し、該選別された特定の粒径の液滴ｄの個数を計数手段３により計数した上で該液滴ｄを乾燥手段４により乾燥させることにより、浮遊状態の前記標準ナノ粒子Ｐが所定の個数濃度で存在する気体Ｇを製造することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子の個数濃度計測を正確に行うべく、粒子計測装置のキャリブレーション（検定）を行うのに必要となる個数濃度標準気体の生成装置、及び、個数濃度標準気体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼル車などの排気ガス中に含まれる粒子状物質が健康に害を及ぼすことが大きな社会問題として認識されている。このため、今日に至るまで様々な取り組みがなされており、クリーンなエンジンやディーゼル車に取り付けられるフィルターの開発や種々の法的規制などが行われてきた結果、すすなどと呼ばれる視認可能な程度の比較的粒径の大きい粒子状物質（具体的には、数百ｎｍ程度）を除去することにおいて一定の効果を挙げてきた。
【０００３】
これらの粒子状物質に関する研究においては、粒子の計測手法として、レーザー光散乱等を利用した光学的な手法のほか、粒子の電気移動度に基づくＳＭＰＳ（Scanning Mobility Particle Sizer）、ＤＭＳ（Differential Mobility Spectrometer）若しくはＤＭＡ（Differential Mobility Analyzer）等の手法や、粒子の慣性衝突を利用したＥＬＰＩ（Electrical Low Pressure Impactor）等の手法が用いられてきた。これらの各種手法は、上述のような比較的粒径の大きい粒子状物質の計測を正確に行うことができるものとして確立されている。
【０００４】
ところで、最近の研究においては、上記のような比較的粒径の大きい粒子状物質も然ることながら、より小さくて視認できない程度（例えば、１００ｎｍ以下）の粒径の粒子も人体に多大な悪影響を及ぼすことが判明してきている。ここで、図３は、排気ガス中に含まれる粒子状物質に対して特定の粒径の粒子が占める割合を粒径ごとの分布で表わしたものであるが、質量をベースにした場合（いわゆる質量濃度、図３中の破線）には、大きな割合を占めるのは粒径が数百ｎｍ程度の比較的大きい粒子である一方、個数をベースにした場合（いわゆる個数濃度、図３中の実線）には、粒径が１００ｎｍ以下の粒子が占める割合が大きいことが分かる（非特許文献１ 第６頁、Figure３参照）。
【０００５】
このため、最近では、粒子状物質の計測においては、質量濃度とともに個数濃度が重要な計測事項となって来ている。ここで、上記ＳＭＰＳや、ＤＭＳ若しくはＤＭＡ、ＥＬＰＩ等の計測手法は、質量濃度だけでなく個数濃度を計測することが可能なものもあるため、従来から個数濃度の計測においてもそのまま用いられている。ただし、上記レーザー光散乱等を利用した光学的な手法は、散乱光強度が粒径の６乗に比例するものであり、粒径が小さくなるにつれて散乱光強度も急激に小さくなるため、検知できる粒径の限界が１００ｎｍ程度であり、粒径が１００ｎｍ以下の粒子の計測には特に適さない。
【０００６】
しかしながら、上記ＳＭＰＳや、ＤＭＳ若しくはＤＭＡ、ＥＬＰＩ等の計測手法であっても、粒径が１００ｎｍ以下の超微小粒子は、その小ささ故に、上述したような現在利用可能な計測手法では正確な計測が困難であるということが問題となっている。また、このことは、粒径が１００ｎｍ以下の粒子を発生させないクリーンエンジンの開発を促進したり、そのような粒子の排出を規制したりすることの障害となっている。
【０００７】
具体的に説明すると、非特許文献２にあるように、欧州の自動車技術標準国際フォーラムにおける粒子計測プログラム（PMP ; Particle Measurement Programme）による種々の粒子計測手法若しくは装置の比較実験において、例えば粒径が約６０ｎｍのナノ粒子を計測したところ、図４に示すように、粒子計測手法若しくは装置間で個数濃度が桁違いのばらつきをみせることが判明した。図４の縦軸は個数濃度であり、横軸に沿って各計測装置の結果が並べられている。この詳細については、上記非特許文献２の第１２６〜１２７頁、Figure９２，９３にも開示されている。
【０００８】
そして、現状では、いずれの粒子計測手法若しくは装置であれば正確な計測を行うことが可能であるのかさえも判断することが出来ないという状況である。
【０００９】
【非特許文献１】David B. Kittelson, Ph.D., Winthrop F. Watts, Jr., Ph.D.他、“REVIEW OF DIESEL PARTICULATE MATTER SAMPLING METHODS Supplemental Report # 2 AEROSOL DYMAMICS, LABORATORY AND ON-ROAD STUDIES”、[online]、１９９８年７月３１日、University of Minnesota、Department of Mechanical Engineering、Center for Diesel Research、Minneapolis, MN、インターネット< URL : http://www.me.umn.edu/centers/cdr/reports/EPAreport2.pdf>
【非特許文献２】Martin Mohr、Urs Lehmann、“Comparison Study of Particle Measurement Systems for Future Type Approval Application”、[online]、２００３年５月、ＥＭＰＡ、Research-report No.202779、インターネット<URL : http://www.empa.ch/plugin/template/empa/*/20988/---/l=2、PMP-EMPA-Report 202779.pdf>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
かかる状況を解決するためには、粒径の小さい粒子を計測するのにいずれの計測手法若しくは計測装置が適しているのかを評価する必要があり、このためには、第一義的に、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で存在する気体（いわゆる、個数濃度標準気体）が必要となる。ここで、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で液体中に存在する状態のものを製造する手法は既に確立されており、一般に「標準粒子」と呼ばれるものとして販売され入手可能である。
【００１１】
しかしながら、上記のような個数濃度標準気体といったものを製造する手法は未だ開発されておらず、このために、粒子計測装置のキャリブレーション（検定）を行うことが不可能となっている。
【００１２】
そこで、本発明は、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で存在する気体、いわゆる個数濃度標準気体を生成する個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る個数濃度標準気体の生成装置は、１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子が既知の個数濃度で含有される液体を噴霧して、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴を発生させる噴霧手段と、発生した液滴のうちから特定の粒径の液滴のみを選別する選別手段と、該選別手段によって選別された液滴を乾燥させる乾燥手段と、該乾燥手段に導入される液滴の個数を計数する計数手段とを備え、浮遊状態の前記標準ナノ粒子が所定の個数濃度で存在する気体を生成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る個数濃度標準気体の製造方法は、１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子が既知の個数濃度で含有される液体を噴霧して、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴を発生させた後、発生した液滴のうちから特定の粒径の液滴のみを選別し、該選別された特定の粒径の液滴の個数を計数した上で該液滴を乾燥させることにより、浮遊状態の前記標準ナノ粒子が所定の個数濃度で存在する気体を製造することを特徴とする。
【００１５】
上記構成からなる個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法によれば、ナノ粒子が液滴の中に存在する状態として、既に確立された粒子の計測手法を用いることができる大きさの粒径とすることにより、信頼に足るレベルでの計測を行うことが困難なナノ粒子の数量を正確に把握することが可能となる。
【００１６】
即ち、上記においては、噴霧された液滴のうち比較的大きい特定の粒径（例えば、１００ｎｍより大きい粒径）の液滴のみが選別され、かかる液滴の個数が既に確立された計測手法を用いて正確に計測される。従って、かかる選別された液滴を集めれば、該液滴の粒径及び個数から集められた液滴の合計体積に相当する量が分かり、標準ナノ粒子の個数濃度が既知であることから、集められた標準ナノ粒子の個数が分かる。そして、液滴の液体を乾燥させれば、該液滴に含まれていた標準ナノ粒子が気体中に浮遊する状態となる。このとき、標準ナノ粒子を一つのみ含有する液滴からは、一つの標準ナノ粒子が気相中に放出され、標準ナノ粒子を含有しない液滴は、蒸発して消滅する。
【００１７】
ところで、液滴中に標準ナノ粒子を複数個含有しないようにしているのは、複数の標準ナノ粒子が当初は独立して液滴中に存在していても、乾燥の際に該複数の標準ナノ粒子が固着してしまい、元の標準ナノ粒子とは粒径の異なる単一の粒子となってしまうからである。なお、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態の液滴を得るには、標準ナノ粒子が所定の個数濃度で含有される市販の液体などを水等で十分に（例えば、１千倍〜１万倍）希釈すればよいことが経験的に判明している。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で存在する気体、いわゆる個数濃度標準気体を得ることができる。そして、かかる個数濃度標準気体を用いれば、粒子計測装置のキャリブレーションを行うことができるので、延いては、超微小粒子を発生させないクリーンエンジンの開発や、超微小粒子の排出規制を有効に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置は、図１に示すように、１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子Ｐが既知の個数濃度で含有される液体（以下、標準液体）Ｗを噴霧して、前記標準ナノ粒子Ｐを一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴Ｄ，Ｄ…を発生させる噴霧手段１と、発生した液滴Ｄ，Ｄ…のうちから特定の粒径の液滴ｄのみを選別する選別手段２と、該選別手段２によって選別された液滴ｄ，ｄ…を乾燥させる乾燥手段４と、該乾燥手段４に導入される液滴ｄ，ｄ…の個数を計数する計数手段３とを備え、浮遊状態の前記標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…が所定の個数濃度で存在する気体Ｇを生成させる個数濃度標準気体の生成装置である。
【００２１】
かかる全体構成を有する個数濃度標準気体の生成装置には、低温領域Ｌと高温領域Ｈとからなる二つの温度領域に区別され、前記噴霧手段１、選別手段２、計数手段３までが低温領域Ｌとされるとともに、前記乾燥手段４が高温領域Ｈとされる。前記低温領域Ｌは、標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…の溶媒である液体の蒸発が抑制される飽和状態を作り出すべく低温（例えば、常温）に設定され、前記高温領域Ｈは、液体の蒸発を促進すべく高温に設定される。
【００２２】
本個数濃度標準気体の生成装置を用いるに際しては、まず、特定の粒径のみ（即ち、粒径分布が単分散）の標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…が既知の個数濃度で含有される標準液体Ｗを用意する。標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…の粒径としては、最終的に得られる個数濃度標準気体Ｇ中に浮遊状態で存在することとなる標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…の粒径と同一の値のものを選択すればよい。具体的には、例えば水等の溶媒１５ｍｌ中に粒径２０ｎｍのポリスチレンラテックス粒子が３千個／ｍｌの個数濃度で含有されたコロイド状の液体（以下、原液）を入手し、この原液を千倍〜１万倍の水で希釈することにより、個数濃度が例えば０．３〜３個／ｍｌ程度の標準液体Ｗを用意する。なお、標準ナノ粒子Ｐとしては、ポリスチレンラテックス粒子以外にも、直径１ｎｍのＣ60フラーレン分子や、１〜数ｎｍの世代ごとに一定のサイズを有するデンドリマー分子や、５ｎｍのダイアモンド粒子などが考えられる。
【００２３】
次に、標準液体Ｗを噴霧する噴霧手段１について説明する。噴霧手段１は、例えばネブライザーやエレクトロスプレーと呼ばれる装置であり、粒径が約２０〜１０００ｎｍ程度の範囲で分布する多分散の液滴Ｄ，Ｄ…が噴霧され、エアロゾルが作り出される。また、噴霧手段１は、噴霧される液滴Ｄ，Ｄ…を後段に配置される選別手段２まで好適に運ぶことができるように、液滴Ｄ，Ｄ…を包むシースガス（若しくはキャリアガス）Ｓ１を供給可能なものが用いられる。シースガスＳ１としては、例えば窒素等の反応性の低い気体が用いられ、また、シースガスＳ１は、液滴Ｄの蒸発を抑制するために低温（例えば、常温）とされる。
【００２４】
前記選別手段２は、いわゆるＤＭＡ装置であり、前記噴霧手段１によって噴霧された多分散の液滴Ｄ，Ｄ…の分級を行い、特定の粒径の液滴ｄ，ｄ…のみを選別する。具体的には、選別手段２で選別する液滴Ｄの粒径は、後述する計数手段３の性能に対応させて、３００ｎｍに設定される。
【００２５】
選別手段２としてのＤＭＡ装置について詳しく説明すると、ＤＭＡ装置は帯電粒子の電気移動度の粒径依存性を利用した静電分級器であり、図２に示すように二重円筒（内筒２１及び外筒２２）を備える。内筒２１には、分級の対象となる液滴Ｄ，Ｄ…をキャリアガスＣとともに内筒２１と外筒２２との間の空間に導入する導入孔２３が形成され、外筒２２には、分級された液滴ｄ，ｄ…を通過させるスリット２４が形成される。また、内筒２１と外筒２２との間の空間にはシースガスＳ２が層流の状態で流されるとともに、内筒２１には電圧が印加される。
【００２６】
かかる構成のＤＭＡ装置によれば、液滴Ｄ，Ｄ…がシースガスＳ２から受ける抵抗力と、帯電した液滴Ｄ，Ｄ…に作用するクーロン力とのつりあいにより、特定の粒径を有する液滴ｄ，ｄ…のみが前記導入孔２３から下流側のスリット２４に到達することとなる。そして、該スリット２４に到達した（即ち、選別された）液滴ｄ，ｄ…は、外部に排出されるようになっている。また、前記内筒２１に印加される電圧及びシースガスＳ２の流量は、調節可能に構成される。なお、前記液滴Ｄ，Ｄ…は、放射線等によって、分級が行われる前に帯電させられる。
【００２７】
ところで、シースガスＳ２の流量が液滴を含むキャリアガスＣの流量に対して少ないと、分子拡散により、本来スリット２４に到達するはずのない粒径の液滴Ｄが到達し得ることとなる。このため、前記シースガスＳ２の流量は、キャリアガスＣの流量の５倍以上に設定されることが好ましい。
【００２８】
図１に戻り、前記選別手段２によって選別されて排出されてくる液滴ｄ，ｄ…は、次に、後段の計数手段３によってその個数が計数される。即ち、計数手段３は、前記選別手段２と乾燥手段４との間に配置される。該計数手段３は、例えば、レーザー光散乱等を利用したパーティクルカウンターと呼ばれる計数装置であり、該計数装置を順次通過する液滴ｄに対してレーザー光Ｏｐ１を照射し、該液滴ｄによって散乱される散乱光Ｏｐ２をセンサ３１によって順次検出することにより、個数計測を行う。また、このパーティクルカウンターは、１００ｎｍ程度の粒子であれば正確な計数が可能である。
【００２９】
前記計数手段３の後段には、乾燥手段４が配置される。該乾燥手段４は、液滴ｄを乾燥させる加熱炉であり、液滴ｄに熱を作用させることで液滴ｄを構成する液体を蒸発させ、液滴ｄの中に含有されていた標準ナノ粒子Ｐを放出させる。
【００３０】
具体的には、加熱炉は筒状の本体を有し、該本体の基端部中央部から前記液滴ｄ，ｄ…が噴出されるとともに、基端部の周囲からシースガスＳ３が供給される。前記本体の長手方向中間部には、液滴を加熱するヒーター４１が前記本体を包むように設けられ、前記本体の先端部から乾燥の施された気体Ｇが吐出される。ここで、前記シースガスＳ３としては、例えば窒素等の反応性の低い気体が用いられ、また、上述のように高温状態を維持すべく、シースガスＳ３は５０℃程度の高温とされる。
【００３１】
さらに、前記本体は、前記液滴ｄ及び／又は該液滴ｄから放出される標準ナノ粒子Ｐが内壁に付着するのを防止して気体中に浮遊する状態を実現すべく電圧が印加され、前記本体の内壁は反発電極として機能する。具体的には、前記液滴ｄ及び／又は該液滴ｄから放出される標準ナノ粒子Ｐは、液滴ｄが前記選別手段２で選別される際に帯電した状態となっており、前記本体には該帯電した液滴ｄと同じ極性の電圧が印加されるため、前記液滴ｄ及び／又は該液滴ｄから放出される標準ナノ粒子Ｐは前記内壁に対して反発する。
【００３２】
ところで、個数濃度標準気体の生成装置は、液滴が浮遊状態のまま搬送され、個数濃度標準気体Ｇが生成されるため、搬送中に凝集したり物体に付着してしまうおそれがある。このため、上記各構成要素（特に、選別手段２、計数手段３、乾燥手段４）は互いに近接して配置され、構成要素間を搬送される液滴の損失が少なく抑えられるように配慮される。
【００３３】
次に、上記構成からなる個数濃度標準気体の生成装置によって、浮遊状態の標準ナノ粒子Ｐが所定の個数濃度で存在する個数濃度標準気体Ｇが生成される原理及び方法について説明する。なお、便宜上、原液として、水１５ｍｌ中に粒径２０ｎｍの標準ナノ粒子Ｐが３×１０3個／ｍｌの個数濃度で含有された原液を用いる場合を例に説明する。
【００３４】
まず、上記原液を水によって希釈し、標準ナノ粒子Ｐの個数濃度が３個／ｍｌの標準液体Ｗを作る。次に、この標準液体Ｗを前記噴霧手段１によって噴霧して、粒径が約２０〜１０００ｎｍ程度の液滴Ｄ，Ｄ…を発生させる。ここで、前記標準液体Ｗは、十分に希釈されているため、液滴Ｄ，Ｄ…の中に前記標準ナノ粒子Ｐが一つのみ含有される若しくは一つも含有されない状態が確実に実現される。また、前記液滴Ｄは、体積の大部分若しくは全てが液体によって占められており、気体中に浮遊する液滴の形状は、理想的な球状となっている。このようにして噴霧された液滴Ｄ，Ｄ…は、次に、選別手段２としてのＤＭＡ装置に導入されて分級が行われ、粒径３００ｎｍの液滴ｄ，ｄ…のみが選別される。
【００３５】
そして、選別された液滴ｄ，ｄ…は、乾燥手段４としての加熱炉に導入される。その際、液滴ｄ，ｄ…は、計数手段３としてのパーティクルカウンターによってその個数が計測され、計測された液滴ｄ，ｄ…の全量が加熱炉に導入される。ここで、液滴ｄは理想的な球形状となっているため、粒径から液滴一つの体積が正確に算出される。従って、かかる粒径が一定の液滴ｄ，ｄ…を全て加熱炉に導入すれば、該液滴ｄの粒径及び個数から、導入された液滴ｄの合計体積に相当する量が分かり、一方で標準液体Ｗ中に含有される標準ナノ粒子Ｐの個数濃度が既知であることから、導入された標準ナノ粒子Ｐの個数が分かる。そして、液滴ｄの液体を乾燥させれば、該液滴ｄに含まれていた標準ナノ粒子Ｐが気体中に浮遊する状態となる。このとき、標準ナノ粒子Ｐを一つのみ含有する液滴ｄからは、一つの標準ナノ粒子Ｐが気体中に放出され、標準ナノ粒子Ｐを含有しない液滴ｄは、蒸発して消滅する。
【００３６】
このような原理に基づき、標準液体Ｗの噴霧、液滴ｄの選別、計測、乾燥が順次連続的に行われ、個数濃度標準気体の生成装置からは、個数濃度標準気体Ｇが連続的に吐出されることとなる。具体的には、標準液体Ｗの噴霧量を調節することにより、個数濃度が１×１０4個／ｃｍ3の標準ナノ粒子Ｐを含有する個数濃度標準気体Ｇが生成される。なお、目的とする個数濃度の個数濃度標準気体Ｇを得るには、原液の希釈率や標準液体Ｗの噴霧量、乾燥手段４のシースガスＳ３の供給量等を調整すればよく、目的とする粒径の標準ナノ粒子Ｐを含む個数濃度標準気体Ｇを得るには、目的とする粒径の標準ナノ粒子Ｐを含む原液を用いればよい。
【００３７】
ところで、かかる個数濃度標準気体Ｇが実際に標準ナノ粒子Ｐを目的とする個数濃度分含有しているかを確認する方法としては、該個数濃度標準気体Ｇをフィルター等で濾し、該フィルターに捕集された標準ナノ粒子Ｐを顕微鏡等を用いて計数する等の方法が考えられる。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法によれば、特定の粒径のみの標準ナノ粒子Ｐが既知の個数濃度で存在する気体、いわゆる個数濃度標準気体Ｇを得ることができる。そして、かかる個数濃度標準気体Ｇを用いれば、粒子計測装置のキャリブレーションを行うことができるので、延いては、超微小粒子を発生させないクリーンエンジンの開発や、超微小粒子の排出規制を有効に行うことが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置は、個数濃度標準気体Ｇを製造するための専用の装置であってもよく、粒子計測装置に一体的に組み込まれ、その粒子計測装置のキャリブレーションを定期的に行うことができるものであってもよい。
【００４０】
なお、本発明に係る個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態においては、選別手段によって選別される液滴の粒径を３００ｎｍとして説明したが、かかる数値に限定されるものではなく、計数手段によって計数可能な粒径であればよい。即ち、正確な計数を行うことができるものとして確立された手法を利用することができる程度の粒径であればよく、選別される液滴の粒径は、例えば１００ｎｍ程度に設定されるものであってもよい。このように、本発明において任意に設定されるべき数値は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて変更可能である。
【００４２】
また、上記実施形態においては、標準ナノ粒子は、粒径分布が理論上単分散である２０ｎｍの粒径のみのものとして説明したが、実際にはある程度の幅が許容され、例えば粒径２０ｎｍであれば±１ｎｍ程度の誤差を有し、粒径５０ｎｍであれば±２ｎｍ程度の誤差を有するものであってよい。また、選別手段によって選別される液滴の粒径は３００ｎｍであるとして説明したが、実際にはある程度の幅が許容されることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置を表す概略図を示す。
【図２】同実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置を構成する選別手段を説明する図を示す。
【図３】排気ガス中に含まれる粒子状物質に対して特定の粒径の粒子が占める割合を粒径ごとの分布で表わしたグラフを示す。
【図４】粒子計測装置若しくは粒子計測手法によって個数濃度にばらつきがあることを表す図を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１…噴霧手段、２…選別手段、３…計数手段、４…乾燥手段、２１…内筒、２２…外筒、２３…導入孔、２４…スリット、３１…センサ、４１…ヒーター、Ｃ…キャリアガス、Ｄ…液滴、ｄ…液滴、Ｇ…個数濃度標準気体、Ｈ…高温領域、Ｌ…低温領域、Ｏｐ１…レーザー光、Ｏｐ２…散乱光、Ｐ…標準ナノ粒子、Ｓ１…シースガス、Ｓ２…シースガス、Ｓ３…シースガス、Ｗ…標準液体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子の個数濃度計測を正確に行うべく、粒子計測装置のキャリブレーション（検定）を行うのに必要となる個数濃度標準気体の生成装置、及び、個数濃度標準気体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼル車などの排気ガス中に含まれる粒子状物質が健康に害を及ぼすことが大きな社会問題として認識されている。このため、今日に至るまで様々な取り組みがなされており、クリーンなエンジンやディーゼル車に取り付けられるフィルターの開発や種々の法的規制などが行われてきた結果、すすなどと呼ばれる視認可能な程度の比較的粒径の大きい粒子状物質（具体的には、数百ｎｍ程度）を除去することにおいて一定の効果を挙げてきた。
【０００３】
これらの粒子状物質に関する研究においては、粒子の計測手法として、レーザー光散乱等を利用した光学的な手法のほか、粒子の電気移動度に基づくＳＭＰＳ（Scanning Mobility Particle Sizer）、ＤＭＳ（Differential Mobility Spectrometer）若しくはＤＭＡ（Differential Mobility Analyzer）等の手法や、粒子の慣性衝突を利用したＥＬＰＩ（Electrical Low Pressure Impactor）等の手法が用いられてきた。これらの各種手法は、上述のような比較的粒径の大きい粒子状物質の計測を正確に行うことができるものとして確立されている。
【０００４】
ところで、最近の研究においては、上記のような比較的粒径の大きい粒子状物質も然ることながら、より小さくて視認できない程度（例えば、１００ｎｍ以下）の粒径の粒子も人体に多大な悪影響を及ぼすことが判明してきている。ここで、図３は、排気ガス中に含まれる粒子状物質に対して特定の粒径の粒子が占める割合を粒径ごとの分布で表わしたものであるが、質量をベースにした場合（いわゆる質量濃度、図３中の破線）には、大きな割合を占めるのは粒径が数百ｎｍ程度の比較的大きい粒子である一方、個数をベースにした場合（いわゆる個数濃度、図３中の実線）には、粒径が１００ｎｍ以下の粒子が占める割合が大きいことが分かる（非特許文献１ 第６頁、Figure３参照）。
【０００５】
このため、最近では、粒子状物質の計測においては、質量濃度とともに個数濃度が重要な計測事項となって来ている。ここで、上記ＳＭＰＳや、ＤＭＳ若しくはＤＭＡ、ＥＬＰＩ等の計測手法は、質量濃度だけでなく個数濃度を計測することが可能なものもあるため、従来から個数濃度の計測においてもそのまま用いられている。ただし、上記レーザー光散乱等を利用した光学的な手法は、散乱光強度が粒径の６乗に比例するものであり、粒径が小さくなるにつれて散乱光強度も急激に小さくなるため、検知できる粒径の限界が１００ｎｍ程度であり、粒径が１００ｎｍ以下の粒子の計測には特に適さない。
【０００６】
しかしながら、上記ＳＭＰＳや、ＤＭＳ若しくはＤＭＡ、ＥＬＰＩ等の計測手法であっても、粒径が１００ｎｍ以下の超微小粒子は、その小ささ故に、上述したような現在利用可能な計測手法では正確な計測が困難であるということが問題となっている。また、このことは、粒径が１００ｎｍ以下の粒子を発生させないクリーンエンジンの開発を促進したり、そのような粒子の排出を規制したりすることの障害となっている。
【０００７】
具体的に説明すると、非特許文献２にあるように、欧州の自動車技術標準国際フォーラムにおける粒子計測プログラム（PMP ; Particle Measurement Programme）による種々の粒子計測手法若しくは装置の比較実験において、例えば粒径が約６０ｎｍのナノ粒子を計測したところ、図４に示すように、粒子計測手法若しくは装置間で個数濃度が桁違いのばらつきをみせることが判明した。図４の縦軸は個数濃度であり、横軸に沿って各計測装置の結果が並べられている。この詳細については、上記非特許文献２の第１２６〜１２７頁、Figure９２，９３にも開示されている。
【０００８】
そして、現状では、いずれの粒子計測手法若しくは装置であれば正確な計測を行うことが可能であるのかさえも判断することが出来ないという状況である。
【０００９】
【非特許文献１】David B. Kittelson, Ph.D., Winthrop F. Watts, Jr., Ph.D.他、“REVIEW OF DIESEL PARTICULATE MATTER SAMPLING METHODS Supplemental Report # 2 AEROSOL DYMAMICS, LABORATORY AND ON-ROAD STUDIES”、[online]、１９９８年７月３１日、University of Minnesota、Department of Mechanical Engineering、Center for Diesel Research、Minneapolis, MN、インターネット< URL : http://www.me.umn.edu/centers/cdr/reports/EPAreport2.pdf>
【非特許文献２】Martin Mohr、Urs Lehmann、“Comparison Study of Particle Measurement Systems for Future Type Approval Application”、[online]、２００３年５月、ＥＭＰＡ、Research-report No.202779、インターネット<URL : http://www.empa.ch/plugin/template/empa/*/20988/---/l=2、PMP-EMPA-Report 202779.pdf>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
かかる状況を解決するためには、粒径の小さい粒子を計測するのにいずれの計測手法若しくは計測装置が適しているのかを評価する必要があり、このためには、第一義的に、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で存在する気体（いわゆる、個数濃度標準気体）が必要となる。ここで、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で液体中に存在する状態のものを製造する手法は既に確立されており、一般に「標準粒子」と呼ばれるものとして販売され入手可能である。
【００１１】
しかしながら、上記のような個数濃度標準気体といったものを製造する手法は未だ開発されておらず、このために、粒子計測装置のキャリブレーション（検定）を行うことが不可能となっている。
【００１２】
そこで、本発明は、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で存在する気体、いわゆる個数濃度標準気体を生成する個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る個数濃度標準気体の生成装置は、１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子が既知の個数濃度で含有される液体を噴霧して、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴を発生させる噴霧手段と、発生した液滴のうちから特定の粒径の液滴のみを選別する選別手段と、該選別手段によって選別された液滴を乾燥させる乾燥手段と、該乾燥手段に導入される液滴の個数を計数する計数手段とを備え、浮遊状態の前記標準ナノ粒子が所定の個数濃度で存在する気体を生成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る個数濃度標準気体の製造方法は、１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子が既知の個数濃度で含有される液体を噴霧して、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴を発生させた後、発生した液滴のうちから特定の粒径の液滴のみを選別し、該選別された特定の粒径の液滴の個数を計数した上で該液滴を乾燥させることにより、浮遊状態の前記標準ナノ粒子が所定の個数濃度で存在する気体を製造することを特徴とする。
【００１５】
上記構成からなる個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法によれば、ナノ粒子が液滴の中に存在する状態として、既に確立された粒子の計測手法を用いることができる大きさの粒径とすることにより、信頼に足るレベルでの計測を行うことが困難なナノ粒子の数量を正確に把握することが可能となる。
【００１６】
即ち、上記においては、噴霧された液滴のうち比較的大きい特定の粒径（例えば、１００ｎｍより大きい粒径）の液滴のみが選別され、かかる液滴の個数が既に確立された計測手法を用いて正確に計測される。従って、かかる選別された液滴を集めれば、該液滴の粒径及び個数から集められた液滴の合計体積に相当する量が分かり、標準ナノ粒子の個数濃度が既知であることから、集められた標準ナノ粒子の個数が分かる。そして、液滴の液体を乾燥させれば、該液滴に含まれていた標準ナノ粒子が気体中に浮遊する状態となる。このとき、標準ナノ粒子を一つのみ含有する液滴からは、一つの標準ナノ粒子が気相中に放出され、標準ナノ粒子を含有しない液滴は、蒸発して消滅する。
【００１７】
ところで、液滴中に標準ナノ粒子を複数個含有しないようにしているのは、複数の標準ナノ粒子が当初は独立して液滴中に存在していても、乾燥の際に該複数の標準ナノ粒子が固着してしまい、元の標準ナノ粒子とは粒径の異なる単一の粒子となってしまうからである。なお、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態の液滴を得るには、標準ナノ粒子が所定の個数濃度で含有される市販の液体などを水等で十分に（例えば、１千倍〜１万倍）希釈すればよいことが経験的に判明している。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、特定の粒径のみのナノ粒子が既知の個数濃度で存在する気体、いわゆる個数濃度標準気体を得ることができる。そして、かかる個数濃度標準気体を用いれば、粒子計測装置のキャリブレーションを行うことができるので、延いては、超微小粒子を発生させないクリーンエンジンの開発や、超微小粒子の排出規制を有効に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置は、図１に示すように、１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子Ｐが既知の個数濃度で含有される液体（以下、標準液体）Ｗを噴霧して、前記標準ナノ粒子Ｐを一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴Ｄ，Ｄ…を発生させる噴霧手段１と、発生した液滴Ｄ，Ｄ…のうちから特定の粒径の液滴ｄのみを選別する選別手段２と、該選別手段２によって選別された液滴ｄ，ｄ…を乾燥させる乾燥手段４と、該乾燥手段４に導入される液滴ｄ，ｄ…の個数を計数する計数手段３とを備え、浮遊状態の前記標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…が所定の個数濃度で存在する気体Ｇを生成させる個数濃度標準気体の生成装置である。
【００２１】
かかる全体構成を有する個数濃度標準気体の生成装置には、低温領域Ｌと高温領域Ｈとからなる二つの温度領域に区別され、前記噴霧手段１、選別手段２、計数手段３までが低温領域Ｌとされるとともに、前記乾燥手段４が高温領域Ｈとされる。前記低温領域Ｌは、標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…の溶媒である液体の蒸発が抑制される飽和状態を作り出すべく低温（例えば、常温）に設定され、前記高温領域Ｈは、液体の蒸発を促進すべく高温に設定される。
【００２２】
本個数濃度標準気体の生成装置を用いるに際しては、まず、特定の粒径のみ（即ち、粒径分布が単分散）の標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…が既知の個数濃度で含有される標準液体Ｗを用意する。標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…の粒径としては、最終的に得られる個数濃度標準気体Ｇ中に浮遊状態で存在することとなる標準ナノ粒子Ｐ，Ｐ…の粒径と同一の値のものを選択すればよい。具体的には、例えば水等の溶媒１５ｍｌ中に粒径２０ｎｍのポリスチレンラテックス粒子が３千個／ｍｌの個数濃度で含有されたコロイド状の液体（以下、原液）を入手し、この原液を千倍〜１万倍の水で希釈することにより、個数濃度が例えば０．３〜３個／ｍｌ程度の標準液体Ｗを用意する。なお、標準ナノ粒子Ｐとしては、ポリスチレンラテックス粒子以外にも、直径１ｎｍのＣ60フラーレン分子や、１〜数ｎｍの世代ごとに一定のサイズを有するデンドリマー分子や、５ｎｍのダイアモンド粒子などが考えられる。
【００２３】
次に、標準液体Ｗを噴霧する噴霧手段１について説明する。噴霧手段１は、例えばネブライザーやエレクトロスプレーと呼ばれる装置であり、粒径が約２０〜１０００ｎｍ程度の範囲で分布する多分散の液滴Ｄ，Ｄ…が噴霧され、エアロゾルが作り出される。また、噴霧手段１は、噴霧される液滴Ｄ，Ｄ…を後段に配置される選別手段２まで好適に運ぶことができるように、液滴Ｄ，Ｄ…を包むシースガス（若しくはキャリアガス）Ｓ１を供給可能なものが用いられる。シースガスＳ１としては、例えば窒素等の反応性の低い気体が用いられ、また、シースガスＳ１は、液滴Ｄの蒸発を抑制するために低温（例えば、常温）とされる。
【００２４】
前記選別手段２は、いわゆるＤＭＡ装置であり、前記噴霧手段１によって噴霧された多分散の液滴Ｄ，Ｄ…の分級を行い、特定の粒径の液滴ｄ，ｄ…のみを選別する。具体的には、選別手段２で選別する液滴Ｄの粒径は、後述する計数手段３の性能に対応させて、３００ｎｍに設定される。
【００２５】
選別手段２としてのＤＭＡ装置について詳しく説明すると、ＤＭＡ装置は帯電粒子の電気移動度の粒径依存性を利用した静電分級器であり、図２に示すように二重円筒（内筒２１及び外筒２２）を備える。内筒２１には、分級の対象となる液滴Ｄ，Ｄ…をキャリアガスＣとともに内筒２１と外筒２２との間の空間に導入する導入孔２３が形成され、外筒２２には、分級された液滴ｄ，ｄ…を通過させるスリット２４が形成される。また、内筒２１と外筒２２との間の空間にはシースガスＳ２が層流の状態で流されるとともに、内筒２１には電圧が印加される。
【００２６】
かかる構成のＤＭＡ装置によれば、液滴Ｄ，Ｄ…がシースガスＳ２から受ける抵抗力と、帯電した液滴Ｄ，Ｄ…に作用するクーロン力とのつりあいにより、特定の粒径を有する液滴ｄ，ｄ…のみが前記導入孔２３から下流側のスリット２４に到達することとなる。そして、該スリット２４に到達した（即ち、選別された）液滴ｄ，ｄ…は、外部に排出されるようになっている。また、前記内筒２１に印加される電圧及びシースガスＳ２の流量は、調節可能に構成される。なお、前記液滴Ｄ，Ｄ…は、放射線等によって、分級が行われる前に帯電させられる。
【００２７】
ところで、シースガスＳ２の流量が液滴を含むキャリアガスＣの流量に対して少ないと、分子拡散により、本来スリット２４に到達するはずのない粒径の液滴Ｄが到達し得ることとなる。このため、前記シースガスＳ２の流量は、キャリアガスＣの流量の５倍以上に設定されることが好ましい。
【００２８】
図１に戻り、前記選別手段２によって選別されて排出されてくる液滴ｄ，ｄ…は、次に、後段の計数手段３によってその個数が計数される。即ち、計数手段３は、前記選別手段２と乾燥手段４との間に配置される。該計数手段３は、例えば、レーザー光散乱等を利用したパーティクルカウンターと呼ばれる計数装置であり、該計数装置を順次通過する液滴ｄに対してレーザー光Ｏｐ１を照射し、該液滴ｄによって散乱される散乱光Ｏｐ２をセンサ３１によって順次検出することにより、個数計測を行う。また、このパーティクルカウンターは、１００ｎｍ程度の粒子であれば正確な計数が可能である。
【００２９】
前記計数手段３の後段には、乾燥手段４が配置される。該乾燥手段４は、液滴ｄを乾燥させる加熱炉であり、液滴ｄに熱を作用させることで液滴ｄを構成する液体を蒸発させ、液滴ｄの中に含有されていた標準ナノ粒子Ｐを放出させる。
【００３０】
具体的には、加熱炉は筒状の本体を有し、該本体の基端部中央部から前記液滴ｄ，ｄ…が噴出されるとともに、基端部の周囲からシースガスＳ３が供給される。前記本体の長手方向中間部には、液滴を加熱するヒーター４１が前記本体を包むように設けられ、前記本体の先端部から乾燥の施された気体Ｇが吐出される。ここで、前記シースガスＳ３としては、例えば窒素等の反応性の低い気体が用いられ、また、上述のように高温状態を維持すべく、シースガスＳ３は５０℃程度の高温とされる。
【００３１】
さらに、前記本体は、前記液滴ｄ及び／又は該液滴ｄから放出される標準ナノ粒子Ｐが内壁に付着するのを防止して気体中に浮遊する状態を実現すべく電圧が印加され、前記本体の内壁は反発電極として機能する。具体的には、前記液滴ｄ及び／又は該液滴ｄから放出される標準ナノ粒子Ｐは、液滴ｄが前記選別手段２で選別される際に帯電した状態となっており、前記本体には該帯電した液滴ｄと同じ極性の電圧が印加されるため、前記液滴ｄ及び／又は該液滴ｄから放出される標準ナノ粒子Ｐは前記内壁に対して反発する。
【００３２】
ところで、個数濃度標準気体の生成装置は、液滴が浮遊状態のまま搬送され、個数濃度標準気体Ｇが生成されるため、搬送中に凝集したり物体に付着してしまうおそれがある。このため、上記各構成要素（特に、選別手段２、計数手段３、乾燥手段４）は互いに近接して配置され、構成要素間を搬送される液滴の損失が少なく抑えられるように配慮される。
【００３３】
次に、上記構成からなる個数濃度標準気体の生成装置によって、浮遊状態の標準ナノ粒子Ｐが所定の個数濃度で存在する個数濃度標準気体Ｇが生成される原理及び方法について説明する。なお、便宜上、原液として、水１５ｍｌ中に粒径２０ｎｍの標準ナノ粒子Ｐが３×１０3個／ｍｌの個数濃度で含有された原液を用いる場合を例に説明する。
【００３４】
まず、上記原液を水によって希釈し、標準ナノ粒子Ｐの個数濃度が３個／ｍｌの標準液体Ｗを作る。次に、この標準液体Ｗを前記噴霧手段１によって噴霧して、粒径が約２０〜１０００ｎｍ程度の液滴Ｄ，Ｄ…を発生させる。ここで、前記標準液体Ｗは、十分に希釈されているため、液滴Ｄ，Ｄ…の中に前記標準ナノ粒子Ｐが一つのみ含有される若しくは一つも含有されない状態が確実に実現される。また、前記液滴Ｄは、体積の大部分若しくは全てが液体によって占められており、気体中に浮遊する液滴の形状は、理想的な球状となっている。このようにして噴霧された液滴Ｄ，Ｄ…は、次に、選別手段２としてのＤＭＡ装置に導入されて分級が行われ、粒径３００ｎｍの液滴ｄ，ｄ…のみが選別される。
【００３５】
そして、選別された液滴ｄ，ｄ…は、乾燥手段４としての加熱炉に導入される。その際、液滴ｄ，ｄ…は、計数手段３としてのパーティクルカウンターによってその個数が計測され、計測された液滴ｄ，ｄ…の全量が加熱炉に導入される。ここで、液滴ｄは理想的な球形状となっているため、粒径から液滴一つの体積が正確に算出される。従って、かかる粒径が一定の液滴ｄ，ｄ…を全て加熱炉に導入すれば、該液滴ｄの粒径及び個数から、導入された液滴ｄの合計体積に相当する量が分かり、一方で標準液体Ｗ中に含有される標準ナノ粒子Ｐの個数濃度が既知であることから、導入された標準ナノ粒子Ｐの個数が分かる。そして、液滴ｄの液体を乾燥させれば、該液滴ｄに含まれていた標準ナノ粒子Ｐが気体中に浮遊する状態となる。このとき、標準ナノ粒子Ｐを一つのみ含有する液滴ｄからは、一つの標準ナノ粒子Ｐが気体中に放出され、標準ナノ粒子Ｐを含有しない液滴ｄは、蒸発して消滅する。
【００３６】
このような原理に基づき、標準液体Ｗの噴霧、液滴ｄの選別、計測、乾燥が順次連続的に行われ、個数濃度標準気体の生成装置からは、個数濃度標準気体Ｇが連続的に吐出されることとなる。具体的には、標準液体Ｗの噴霧量を調節することにより、個数濃度が１×１０4個／ｃｍ3の標準ナノ粒子Ｐを含有する個数濃度標準気体Ｇが生成される。なお、目的とする個数濃度の個数濃度標準気体Ｇを得るには、原液の希釈率や標準液体Ｗの噴霧量、乾燥手段４のシースガスＳ３の供給量等を調整すればよく、目的とする粒径の標準ナノ粒子Ｐを含む個数濃度標準気体Ｇを得るには、目的とする粒径の標準ナノ粒子Ｐを含む原液を用いればよい。
【００３７】
ところで、かかる個数濃度標準気体Ｇが実際に標準ナノ粒子Ｐを目的とする個数濃度分含有しているかを確認する方法としては、該個数濃度標準気体Ｇをフィルター等で濾し、該フィルターに捕集された標準ナノ粒子Ｐを顕微鏡等を用いて計数する等の方法が考えられる。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法によれば、特定の粒径のみの標準ナノ粒子Ｐが既知の個数濃度で存在する気体、いわゆる個数濃度標準気体Ｇを得ることができる。そして、かかる個数濃度標準気体Ｇを用いれば、粒子計測装置のキャリブレーションを行うことができるので、延いては、超微小粒子を発生させないクリーンエンジンの開発や、超微小粒子の排出規制を有効に行うことが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置は、個数濃度標準気体Ｇを製造するための専用の装置であってもよく、粒子計測装置に一体的に組み込まれ、その粒子計測装置のキャリブレーションを定期的に行うことができるものであってもよい。
【００４０】
なお、本発明に係る個数濃度標準気体の生成装置及び個数濃度標準気体の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態においては、選別手段によって選別される液滴の粒径を３００ｎｍとして説明したが、かかる数値に限定されるものではなく、計数手段によって計数可能な粒径であればよい。即ち、正確な計数を行うことができるものとして確立された手法を利用することができる程度の粒径であればよく、選別される液滴の粒径は、例えば１００ｎｍ程度に設定されるものであってもよい。このように、本発明において任意に設定されるべき数値は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて変更可能である。
【００４２】
また、上記実施形態においては、標準ナノ粒子は、粒径分布が理論上単分散である２０ｎｍの粒径のみのものとして説明したが、実際にはある程度の幅が許容され、例えば粒径２０ｎｍであれば±１ｎｍ程度の誤差を有し、粒径５０ｎｍであれば±２ｎｍ程度の誤差を有するものであってよい。また、選別手段によって選別される液滴の粒径は３００ｎｍであるとして説明したが、実際にはある程度の幅が許容されることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置を表す概略図を示す。
【図２】同実施形態に係る個数濃度標準気体の生成装置を構成する選別手段を説明する図を示す。
【図３】排気ガス中に含まれる粒子状物質に対して特定の粒径の粒子が占める割合を粒径ごとの分布で表わしたグラフを示す。
【図４】粒子計測装置若しくは粒子計測手法によって個数濃度にばらつきがあることを表す図を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１…噴霧手段、２…選別手段、３…計数手段、４…乾燥手段、２１…内筒、２２…外筒、２３…導入孔、２４…スリット、３１…センサ、４１…ヒーター、Ｃ…キャリアガス、Ｄ…液滴、ｄ…液滴、Ｇ…個数濃度標準気体、Ｈ…高温領域、Ｌ…低温領域、Ｏｐ１…レーザー光、Ｏｐ２…散乱光、Ｐ…標準ナノ粒子、Ｓ１…シースガス、Ｓ２…シースガス、Ｓ３…シースガス、Ｗ…標準液体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子が既知の個数濃度で含有される液体を噴霧して、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴を発生させる噴霧手段と、
発生した液滴のうちから特定の粒径の液滴のみを選別する選別手段と、
該選別手段によって選別された液滴を乾燥させる乾燥手段と、
該乾燥手段に導入される液滴の個数を計数する計数手段とを備え、
浮遊状態の前記標準ナノ粒子が所定の個数濃度で存在する気体を生成することを特徴とする個数濃度標準気体の生成装置。
【請求項２】
１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子が既知の個数濃度で含有される液体を噴霧して、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴を発生させた後、
発生した液滴のうちから特定の粒径の液滴のみを選別し、
該選別された特定の粒径の液滴の個数を計数した上で該液滴を乾燥させることにより、
浮遊状態の前記標準ナノ粒子が所定の個数濃度で存在する気体を製造することを特徴とする個数濃度標準気体の製造方法。
【請求項１】
１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子が既知の個数濃度で含有される液体を噴霧して、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴を発生させる噴霧手段と、
発生した液滴のうちから特定の粒径の液滴のみを選別する選別手段と、
該選別手段によって選別された液滴を乾燥させる乾燥手段と、
該乾燥手段に導入される液滴の個数を計数する計数手段とを備え、
浮遊状態の前記標準ナノ粒子が所定の個数濃度で存在する気体を生成することを特徴とする個数濃度標準気体の生成装置。
【請求項２】
１００ｎｍ以下の特定の粒径のみの標準ナノ粒子が既知の個数濃度で含有される液体を噴霧して、前記標準ナノ粒子を一つのみ含有する若しくは含有しない状態で気体中に浮遊する液滴を発生させた後、
発生した液滴のうちから特定の粒径の液滴のみを選別し、
該選別された特定の粒径の液滴の個数を計数した上で該液滴を乾燥させることにより、
浮遊状態の前記標準ナノ粒子が所定の個数濃度で存在する気体を製造することを特徴とする個数濃度標準気体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２０４０８（Ｐ２００８−２０４０８Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９４４１７（Ｐ２００６−１９４４１７）
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
【Ｆターム（参考）】
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