帯電粒子量評価装置
【課題】結露が発生しやすい環境下でも精度の高い帯電粒子量の評価が行える帯電粒子量評価装置を提供する。
【解決手段】帯電粒子量評価装置１は、円柱状の内側導体２ａおよび内側導体２ａよりも径の大きい円筒状の外側導体２ｂを同心に配置して構成される同心円筒状電極２と、両導体２ａ，２ｂの間の空間に同心円筒状電極２の軸方向に層流を発生させる吸気ファン３と、両導体２ａ，２ｂ間に電圧を印加する電圧源５と、両導体２ａ，２ｂ間に流れる電流を測定する電流計４と、電流計４の測定値を取得する電流値取得部１２と、層流の流路の壁面をなす両導体２ａ，導体２ｂに発生する結露の有無を検出する結露検出部１６と、結露検出部１６で結露無しと検出された場合に、同心円筒状電極２の形状および寸法と吸気ファン３による層流の流量と電圧源５の印加電圧と電流値取得部１２が取得した電流値とに基づいて帯電粒子量を評価する粒径算出部１５とを具備する。
【解決手段】帯電粒子量評価装置１は、円柱状の内側導体２ａおよび内側導体２ａよりも径の大きい円筒状の外側導体２ｂを同心に配置して構成される同心円筒状電極２と、両導体２ａ，２ｂの間の空間に同心円筒状電極２の軸方向に層流を発生させる吸気ファン３と、両導体２ａ，２ｂ間に電圧を印加する電圧源５と、両導体２ａ，２ｂ間に流れる電流を測定する電流計４と、電流計４の測定値を取得する電流値取得部１２と、層流の流路の壁面をなす両導体２ａ，導体２ｂに発生する結露の有無を検出する結露検出部１６と、結露検出部１６で結露無しと検出された場合に、同心円筒状電極２の形状および寸法と吸気ファン３による層流の流量と電圧源５の印加電圧と電流値取得部１２が取得した電流値とに基づいて帯電粒子量を評価する粒径算出部１５とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中に浮遊する微粒子の粒径や粒子数などを評価する帯電粒子量評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の帯電粒子量評価装置としては、帯電した微粒子の電場中における移動速度（電気移動度）の違いを利用して、微粒子の粒径を測定する微分型電気移動度測定器（ＤＭＡ：Differential Mobility Analyzer）が従来より提供されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、ＤＭＡを用いた帯電粒子量評価装置は大型のため、ゲルディエンコンデンサと呼ばれる二重同心円筒を用いた帯電粒子量評価装置が従来より提供されている（例えば非特許文献１参照）。図５はゲルディエンコンデンサを用いた帯電粒子量評価装置１の概略構成図であり、この帯電粒子量評価装置１は、同心円筒状電極２と、吸気ファン３と、電流計４と、電圧源５とを主要な構成として備えている。
【０００４】
同心円筒状電極２は、互いに半径の異なる円筒状の内側導体２ａおよび外側導体２ｂを同心に配して構成される。二重同心円筒の内、外側導体２ｂには電圧源５により直流電圧が印加され、内側導体２ａは接地されている。なお電圧源５は図示しない電圧制御部によって電源電圧を変化させることができる。
【０００５】
吸気ファン３は、内側導体２ａと外側導体２ｂとの間の空間を通して空気を吸引することによって、内側導体２ａと外側導体２ｂの間の空間に矢印Ａの方向に空気を流し、この空間に空気の流れる方向と速度が均一な層流を生成する。
【０００６】
電流計４は内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に流れる電流を測定するものであり、その電流値から帯電粒子の個数を算出することができる。
【０００７】
本装置では吸気ファン３により空気を吸引している状態で、内側導体２ａを接地するとともに、電圧源５により外側導体２ｂに電圧Ｖを印加して、内外の導体間に電位差を与えると、両導体間に吸引された空気中の帯電粒子が、両導体間に発生する電界によって内側導体２ａに引き寄せられる。そして、帯電粒子が内側導体２ａに流れ込むと、両導体間に電流が発生するので、電流計４の測定値をもとに帯電粒子の粒子数を測定することができる。なお、電圧源５による印加電圧Ｖの極性と、電流計４の測定値の極性とを考慮すれば正負何れの極性の帯電粒子でも測定することができる。
【０００８】
ここで、帯電粒子の粒径はその移動度に依存し、その移動度は二重円筒（内側導体２ａおよび外側導体２ｂ）の寸法と空気の流量とを一定にすると、電圧源５の印加電圧Ｖによって定まる。したがって電圧源５の印加電圧を変化させ、その時の電流値を電流計４で測定することによって、所定の粒径の帯電粒子の数を求めることができる。但し、ゲルディエンコンデンサと呼ばれる二重同心円筒を用いた図５の測定装置では、電圧源５の印加電圧により定めた移動度以上（粒径以下）の帯電粒子を全て取り込み、その全数を評価している。
【特許文献１】特開平１０−２８８６００号公報
【非特許文献１】北川信一郎編著、「大気電気学」、東海大学出版会、１９９６年６月１０日、４７−４９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の帯電粒子量評価装置１では、移動度の変化をもとに帯電粒子の粒子量を所定の粒径範囲で測定することによって粒子数の分布を求めているが、層流の流路の壁面をなす内側導体２ａと外側導体２ｂとに結露が発生すると、測定結果に誤差が生じるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、結露が発生しやすい環境下でも精度の高い帯電粒子量の評価が行える帯電粒子量評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、円柱状の内側導体および内側導体よりも径の大きい円筒状の外側導体を同心に配置して構成された同心円筒状電極と、内側導体と外側導体との間の空間に同心円筒状電極の軸方向に層流を発生させる気流発生手段と、内側導体と外側導体との間に電圧を印加する電圧印加手段と、内側導体と外側導体との間に流れる電流を測定する電流測定手段と、層流の流路の壁面をなす内側導体および外側導体に発生する結露の有無を検出する結露検出手段と、当該結露検出手段により結露無しと検出された場合に、同心円筒状電極の形状および寸法と気流発生手段による層流の流量と電圧印加手段による印加電圧と電流測定手段の測定結果とに基づいて帯電粒子量を評価する帯電粒子量評価手段とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、層流の流路の途中であって帯電粒子量の評価時の気流発生方向において同心円筒状電極よりも下流側に配置されて空気を加熱するヒータと、気流発生手段による気流発生方向の正逆を切り換える送風方向切換手段と、結露検出手段が結露を検出した場合に、ヒータで空気を加熱させるとともに送風方向切換手段を用いて気流発生手段による気流発生方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換える暖気運転を行う暖気運転制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、暖気運転制御手段は、結露検出手段により結露無しと検出されるまで暖気運転を継続することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、気流発生手段の送風量を変化させる気流制御手段を設け、暖気運転制御手段は、暖気運転中に所定時間だけ、気流制御手段を用いて気流発生手段の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１つの発明において、結露検出手段は、電流測定手段の測定結果より求めた同心円筒状電極に蓄えられる電荷量および電圧印加手段による印加電圧から求めた静電容量と、同心円筒状電極の形状および寸法から求めた静電容量とを比較し、両者の差の絶対値が所定のしきい値を超えることから結露の発生を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、帯電粒子量評価手段は、結露検出手段により結露無しと検出された場合に、帯電粒子量の評価を行っており、誤差が発生しやすい結露環境下では帯電粒子量の評価を行っていないので、精度の高い帯電粒子量の評価を行えるという効果がある。
【００１７】
請求項２の発明によれば、結露検出手段により結露ありと検出された場合には、暖気運転制御手段が、ヒータにより空気を加熱させるとともに、気流発生手段の送風方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換えており、ヒータの加熱で暖められた空気が内側導体と外側導体との間の空間に送風されるので、層流の流路の壁面をなす内側導体および外側導体の結露を取り除くことができる。また、暖気運転の結果、結露が検出されなくなると、帯電粒子量評価手段により帯電粒子量の評価が行われるので、より高い精度で帯電粒子量を評価することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、結露検出手段により結露無しと検出されるまで、暖気運転制御手段が暖気運転を継続しているので、結露を取り除くのに必要な最短時間で暖気運転を終了して、帯電粒子量の評価を行える状態に復帰させることができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、暖気運転制御手段が、暖気運転中に所定時間だけ、気流発生手段の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させているので、結露を取り除くとともに内側導体や外側導体に付着した塵や埃を吹き飛ばすことができ、より精度の高い帯電粒子量の評価が行える。
【００２０】
請求項５の発明によれば、結露検出手段は、電流測定手段の測定結果より求めた同心円筒状電極に蓄えられる電荷量および電圧印加手段による印加電圧から求めた静電容量と、同心円筒状電極の形状および寸法から求めた静電容量との差の絶対値が所定のしきい値を超えることから、結露の発生を検出しているので、結露検出用のセンサを別途設ける必要が無く、結露の有無を安価に検出できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の帯電粒子量評価装置１は、図１に示すように、同心円筒状電極２と、気流発生手段たる吸気ファン３と、電流測定手段たる電流計４と、電圧印加手段たる電圧源５と、コントローラ１０とを主要な構成として備えている。
【００２３】
同心円筒状電極２は、円柱状の内側導体２ａおよび内側導体２ａよりも径の大きい円筒状の外側導体２ｂを同心に配して構成される。内側導体２ａおよび外側導体２ｂは帯電粒子を引き寄せやすく、且つ、両導体間に流れる電流を測定しやすいように導電率の高い材料で形成するのが好ましく、例えば真鍮の表面にクロムめっきを施して形成される。
【００２４】
内側導体２ａは中空ではなく、周面に接地端子２１と電流測定端子２２とを備え、接地端子２１に接続された接地線２５を介してグランドに接地される。この内側導体２ａは、帯電して電流が流れることによって誤差が生じるのを防止するために、高い絶縁性を有する保持部材（図示せず）を介して外側導体２ｂ内に保持されており、保持部材の材料としては、例えば高絶縁性の三フッ化塩化エチレン樹脂を用いるのが好ましい。
【００２５】
外側導体２ｂは中空円筒状であって、電源接続端子２３と電流測定端子２４とを備え、電源接続端子２３を介して電圧源５の直流電圧が印加される。また内側導体２ａの電流測定端子２２と外側導体２ｂの電流測定端子２４との間には電流計４が接続されている。ここに、内側導体２ａの接地端子２１と外側導体２ｂの電源接続端子２３とで電圧印加端子が構成され、両導体２ａ，２ｂ間に電圧源５の直流電圧が印加されようになっている。
【００２６】
ここで、帯電粒子の粒径および移動度と、外側導体２ｂおよび内側導体２ａの間に印加した印加電圧と、同心円筒状電極２の形状および寸法の関係を図５に基づいて説明する。
【００２７】
空気中の帯電粒子が等しい移動度を持っていると仮定し、同心円筒状電極２の吸気側において外側導体２ｂの縁の点Ｐから流入した帯電粒子が、導体２ａ，２ｂ間の電界を受けて点Ｓで捕捉されたものとすると、同心円筒状電極２の筒内に流入してくる帯電粒子は全て内側導体２ａに捕捉されることになる。なお帯電粒子が捕捉される点Ｓの位置は外側導体２ｂへの印加電圧や気流の流量を調整することで変化する。
【００２８】
ところで、実際の空気中には様々な移動度を持った帯電粒子が存在しており、ある印加電圧および流量の条件下で点Ｐから流入し、内側導体２ａにおいて出口側の縁の点Ｔで捕捉される帯電粒子の移動度を臨界移動度と呼ぶ。この臨界移動度は、内側導体２ａで捕捉可能な帯電粒子と、内側導体２ａで捕捉できない帯電粒子の境界を示し、臨界移動度よりも移動度の大きな帯電粒子は内側導体２ａで全て捕捉されるが、臨界移動度よりも移動度の小さい帯電粒子は一部が捕捉されずに、同心円筒状電極２の出口から外部へ流出することになる。
【００２９】
例えば図５中の点Ｒから流入した帯電粒子が点Ｔで捕捉されたものとすると、移動度が同じ帯電粒子で、点Ｒを通る同心円Ｃ１と外側導体２ｂとの間の領域から流入する帯電粒子は同心円筒状電極２の出口から流出することになり、同心円Ｃ１と内側導体２ａの間の領域（図中の斜線部）から流入した帯電粒子のみが内側導体２ａで捕捉されることになる。
【００３０】
ここで、帯電粒子の臨界移動度ｋｃは、外側導体２ｂへの印加電圧がＶ、内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に流れる層流の流量がφ、外側導体２ｂの半径がｒ０、内側導体２ａの半径がｒ１、同心円筒状電極２の軸方向の全長がＬの場合に、以下の式（１）を用いて表される。
【００３１】
【数１】
【００３２】
また、移動度ｋｃと帯電粒子の粒径Ｄｐとの関係は、帯電粒子の荷電数をｎｐ、電気素量をｅ、カニンガム補正係数をＣｃ、空気の粘性係数をμとした時に以下の式（２）で表される。
【００３３】
【数２】
【００３４】
ここで、カニンガム補正係数Ｃｃは粒径Ｄｐの関数であり、臨界移動度ｋｃと粒径Ｄｐ及び印加電圧Ｖは上記の式（１）と式（２）を連立して求めることができる。なお、粒径Ｄｐと印加電圧Ｖとの関係を求める際には、カニンガム補正係数Ｃｃが粒径Ｄｐにより変化するため、式（１）と式（２）を連立して臨界移動度ｋｃを消去した式から数値的に算出する。
【００３５】
ところで、本実施形態では粒径の測定範囲を例えば０．６〜２８ｎｍとして以下の説明を行う。ここで、帯電粒子の荷電数ｎｐを１と仮定すると、式（２）より電気移動度は５．４９〜０．００２７４ｃｍ２／Ｖ・ｓとなる。また、層流の流量φを０．０５ｍ３／ｍｉｎ（５０Ｌ／ｍｉｎ）、内側導体２ａの半径ｒ１を４．５ｃｍ、外側導体２ｂの半径ｒ０を４．８ｃｍとし、同心円筒状電極２の全長を５２ｃｍと固定した場合、印加電圧Ｖは０〜６０Ｖとなる。
【００３６】
また、吸気ファン３は、帯電粒子量の評価時の気流発生方向において同心円筒状電極２に対し気流の出口側（図１中の右側）に配置され、内側導体２ａと外側導体２ｂの間の環状空間２ｃの空気を吸引することによって、この環状空間２ｃ内に同心円筒状電極２の軸方向に沿って流れる気流を生成している。吸気ファン３の回転数は一定に保たれ、気流の流量を一定にしている。また、両導体２ａ，２ｂ間の空間（環状空間２ｃ）内に層流を生成するために、吸気ファン３の備える回転羽根（図示せず）の径が外側導体２ｂの径よりも大きく形成されており、回転羽根の回転面が同心円筒状電極２の中心軸方向と直交し、且つ、回転羽根の回転軸と同心円筒状電極２の中心軸とが同一直線上に存在するように吸気ファン３が配置され、同心円筒状電極２と吸気ファン３との間に気流の流れを乱す凹凸が出来ないように接続されている。なお両導体２ａ，２ｂの間の空間に層流を生成するのは、同心円筒状電極２の入口側（図１中の左側）から両導体２ａ，２ｂの間の空間に流入した帯電粒子を同心円筒状電極２の軸方向と平行に進ませることによって、帯電粒子を一定速度で移動する状態にして電界を作用させるためである。
【００３７】
電流計４は、内側導体２ａの電流測定端子２２と外側導体２ｂの電流測定端子２４との間に接続されるデジタル式の電流計であり、電流の測定値は後述の電流値取得部１２によって自動的に取得される。なお内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に流れる電流から帯電粒子の粒子数を求めることができ、両導体２ａ，２ｂ間に流れる電流をｉｓとすると、帯電粒子の荷電数ｎｐを１と仮定しているので、帯電粒子の個数ｎｓは以下の式（３）で表される。なお、荷電数ｎｐが１でないときには、式（３）の電気素量ｅに荷電数ｎｐを乗じることにより算出できる。但し、ｅは電気素量、φは気流の流量である。
【００３８】
【数３】
【００３９】
また、電圧源５は、電源接続端子２３を介して外側導体２ｂに直流電圧を印加する可変電源であり、自動制御で測定が行えるように後述の電圧制御部１１によって印加電圧が自動的に制御される。なお、電圧源５による印加電圧の極性は正又は負に切り替えることが可能であり、電圧源５による印加電圧が正の電圧であれば正の帯電粒子を計測でき、印加電圧が負の電圧であれば負の帯電粒子を計測することができる。
【００４０】
次にコントローラ１０の構成について説明する。コントローラ１０は電圧制御部１１と電流値取得部１２と入力部１３と演算処理部１４を主要な構成として備える。
【００４１】
電圧制御部１１は、後述の粒径算出部１５から入力された印加電圧の電圧値および極性に基づいて電圧源５の印加電圧を自動的に制御する。
【００４２】
電流値取得部１２は、電流計４から電流の測定値を自動的に取得し、取得した電流値を粒径算出部１５と後述の結露検出部１６（結露検出手段）とに出力する。
【００４３】
入力部１３は、測定しようとする帯電粒子の測定範囲、極性及び粒径のスイープ幅、流量及び同心円筒状電極２の寸法などの測定条件をユーザが入力するためのものであり、入力された測定条件は演算処理部１４の粒径算出部１５と結露検出部１６とに出力される。
【００４４】
演算処理部１４は、粒径算出部１５（帯電粒子量評価手段）と結露検出部１６とを備え、電圧制御部１１を用いて電圧源５の印加電圧を設定したり、電流値取得部１２から得られた電流値をもとに帯電粒子の粒径分布を求めたり、結露検出部１６により内側電極２ａ又は外側電極２ｂの結露が検出されると粒径算出部１５に結露の検出信号を出力する機能を有している。尚、演算処理部１４は例えばマイクロコンピュータを用いて構成され、粒径算出部１５および結露検出部１６はマイクロコンピュータの演算機能によって実現される。
【００４５】
粒径算出部１５は、入力部１３から入力された測定条件に従い、測定対象の帯電粒子の粒径と移動度の関係から、外側導体２ｂに印加する電圧を算出して算出結果を電圧制御部１１と結露検出部１６に出力するとともに、電流値取得部１２から取得した電流値をもとに、電圧源５の印加電圧により設定される粒径以下の帯電粒子の個数を算出する。粒径算出部１５では、電圧制御部１１を用いて電圧源５の印加電圧をスイープさせることで、測定対象の粒径を所定のスイープ幅ずつ変化させており、測定対象の粒径をスイープ幅だけ変化させる毎に粒子数を測定することによって、帯電粒子の粒子数の粒径分布を求めることができる。さらに、粒径算出部１５は計測したい帯電粒子の極性を電圧制御部１１に出力する。また、粒径算出部１５は、計測した粒径分布を電子データとして記憶部（図示せず）に記憶させるとともに、図示しない出力装置（プリンタやモニタ装置など）に粒径分布を出力する。また、粒径算出部１５は、後述の結露検出部１６から結露の検出信号が入力されると、検出信号が入力される間は帯電粒子量の評価を停止する機能を有している。
【００４６】
結露検出部１６は、同心円筒状電極２の形状および寸法から求めた静電容量Ｃ１と、電流値取得部１２が取得した電流値より求めた同心円筒状電極２に蓄えられる電荷量および電圧源５の印加電圧から求めた静電容量Ｃ２とを比較することによって、結露の発生を検出する。すなわち、結露検出部１６は、入力部１３から入力された測定条件（同心円筒状電極２の寸法）をもとに、以下の式（４）を用いて同心円筒状電極２の静電容量Ｃ１を求める。但し、εは空気の誘電率である。
【００４７】
【数４】
【００４８】
この静電容量Ｃ１は、同心円筒状電極２の形状および寸法で決まる固有の値である。
【００４９】
一方、結露検出部１６は、電流値取得部１２から入力された電流値ｉｓとその時間ｔと印加電圧Ｖから、以下の式（５）を用いて静電容量Ｃ２を求める。
【００５０】
【数５】
【００５１】
そして、結露検出部１６は、同心円筒状電極２の形状および寸法で決まる同心円筒状電極２に固有の静電容量Ｃ１と、電流値ｉｓと印加電圧Ｖとから求めた実際の静電容量Ｃ２とを比較し、両者が異なる値になると（すなわち静電容量Ｃ１，Ｃ２の差の絶対値が所定のしきい値を超えると）、結露の発生を示す結露検出信号を粒径算出部１５に出力するのである。
【００５２】
次に本実施形態の帯電粒子量評価装置１の動作を図２のフロー図に従って説明する。
【００５３】
先ずコントローラ１０の電源を投入する。コントローラ１０に電力が供給されて、コントローラ１０が動作を開始すると、測定担当者が入力部１３を用いて帯電粒子の粒径の測定範囲および極性と、粒径のスイープ幅と、同心円筒状電極２の寸法などの測定条件を入力する（ステップＳ１）。
【００５４】
次に電圧源５の電源を投入する。但し電源投入時には電圧源５の電圧はゼロに設定されている。尚、コントローラ１０の電源と連動して、電圧源５の電源を投入させても良い。
【００５５】
電圧源５の電源が投入されると、粒径算出部１５は、入力部１３を用いて入力された帯電粒子の粒径の測定範囲および極性と、帯電粒子の流量と、同心円筒状電極２の寸法などの測定条件をもとに、前述の粒径、臨界移動度および印加電圧の関係式（１）（２）を連立して解くことにより、測定対象の粒径範囲に対応する印加電圧の変動範囲と、粒径のスイープ幅に対応した印加電圧のスイープ幅を算出しており、粒径を最小値から最大値まで所定のスイープ幅で変化させる際に各々の粒径に対応した印加電圧を求めている（ステップＳ２）。
【００５６】
次に粒径算出部１５は、粒径の最小値に対応した印加電圧の電圧値及び極性を電圧制御部１１と結露検出部１６とに出力する（ステップＳ３）。今回の測定条件では粒径の最小値は０．６ｎｍである。このとき、電圧制御部１１が電圧源５の印加電圧を設定して、粒径の最小値に対応した印加電圧が外側導体２ｂに印加される（ステップＳ４）。なお外側導体２ｂに印加される電圧の極性は測定対象の帯電粒子の極性と同極性であり、負の帯電粒子を測定したい場合は外側導体２ｂに印加する電圧の極性を負極性とする。これによって、内側導体２ａから外側導体２ｂに電界が発生し、この電界により負の帯電粒子はグランドに接地された内側導体２ａに引き寄せられる。そして、電圧源５の印加電圧で設定された粒径以下の帯電粒子は内側導体２ａに取り込まれて、内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に電流が流れるのである（ステップＳ５）。
【００５７】
内側導体２ａに取り込まれた帯電粒子によって電流が流れると、その電流値は電流計４によって測定される。電流計４の測定値は電流値取得部１２によって自動的に取得され、電流値取得部１２は取得した電流値を粒径算出部１５及び結露検出部１６に出力する（ステップＳ６）。
【００５８】
結露検出部１６は、入力部１３を用いて入力された測定条件から式（４）を用いて同心円筒状電極２に固有の静電容量Ｃ１を算出して、図示しない記憶部に記憶させる（ステップＳ７）。なお、静電容量Ｃ１を算出するステップＳ７の処理は、入力部１３を用いて測定条件が入力される毎に１回だけ行えば良く、以後は記憶部から静電容量Ｃ１の値を読み込めば良い。
【００５９】
また結露検出部１６は、粒径算出部１５から入力された印加電圧Ｖと、電流値取得部１２から取得した電流値ｉｓと、取得した時間ｔとから、上述の式（５）を用いて実際の静電容量Ｃ２を算出して、記憶部に記憶させ（ステップＳ８）、ステップＳ７で求めた固有の静電容量Ｃ１との比較により結露の有無を判断する（ステップＳ９）。つまり結露検出部１６は、同心円筒状電極２の形状および寸法から求めた固有の静電容量Ｃ１と、実際の静電容量Ｃ２とが一致しているか否かを判断し、一致していなければ（つまり静電容量Ｃ１，Ｃ２の差の絶対値が所定のしきい値を超えると）、結露が発生したと判断して、結露検出信号を粒径算出部１５に出力し（ステップＳ１０）、その後結露が検出されなくなるまで結露検出信号を粒径算出部１５に出力し続ける。
【００６０】
ここで、粒径算出部１５は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、直ちに帯電粒子量の評価を停止し（ステップＳ１１）、結露検出信号が入力されなくなるまで上述のステップＳ６〜Ｓ９の処理を繰り返し実行する。一方、粒径算出部１５は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されなくなると、電流値取得部１２から入力された電流値ｉｓから、上述の式（３）を用いて最小粒径以下の帯電粒子の数を算出し、測定対象の帯電粒子の粒径および個数を記憶部に記憶させる（ステップＳ１２）。
【００６１】
測定対象の帯電粒子の粒径と個数とを記憶部に記憶させると、粒径算出部１５では全ての測定範囲について測定を終了したか否かを判断し（ステップＳ１３）、測定が終わっていなければ、粒径を所定のスイープ幅だけ増加させた場合の印加電圧の電圧値及び極性を電圧制御部１１および結露検出部１６に出力した後（ステップＳ１４）、上述のステップＳ４〜Ｓ１２の処理を繰り返す。尚、本実施形態では０．６〜２ｎｍの粒径範囲ではスイープ幅を０．２ｎｍ、２〜２８ｎｍの粒径範囲ではスイープ幅を２ｎｍとしているので、最小粒径（０．６ｎｍ）の次は粒径が０．８ｎｍの時の印加電圧の電圧値を出力する。
【００６２】
本装置では上述の処理を行い、粒径を０．６ｎｍから２８ｎｍまで所定のスイープ幅ずつスイープさせる毎に、各々の粒径の設定値で上記の処理Ｓ４〜Ｓ１３を繰り返すことによって粒子数を算出して、粒径分布（粒径に対する個数の分布）を求めており、ステップＳ１３において、粒径算出部１５が、全ての測定範囲で測定を終了したと判断すると、粒径分布の算出結果を記憶部に記憶させるとともに、出力装置に測定結果を出力する（ステップＳ１５）。
【００６３】
以上説明したように本実施形態の帯電粒子量評価装置１では、同心円筒状電極２において層流の流路の壁面をなす内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露の有無を検出する結露検出部１６を設け、結露検出部１６により結露が無いと判断された場合に粒径算出部１５が帯電粒子量の評価を行っており、測定の誤差が発生しやすい結露環境下では帯電粒子量の評価を行わないので、精度の高い帯電粒子量の評価を行うことができる。
【００６４】
また結露検出部１６では、同心円筒状電極２の形状および寸法から求めた静電容量Ｃ１と、電流値取得部１２の取得した電流値より求めた同心円筒状電極２に蓄えられる電荷量および電圧源５の印加電圧から求めた静電容量Ｃ２とを比較し、静電容量Ｃ１、Ｃ２の差の絶対値が所定のしきい値を超えることから、結露が発生したと判断しているので、結露検出用のセンサを別途設ける必要が無く、結露の有無を安価に検出することができる。
【００６５】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図３及び図４に基づいて説明する。
【００６６】
本実施形態では、実施形態１で説明した帯電粒子量評価装置１において、吸気ファン３に電源を供給する電圧源６と、吸気ファン３により発生される層流の流路の途中であって帯電粒子量の評価時の気流発生方向において同心円筒状電極２よりも下流側に配置されて空気を加熱するヒータ７と、電圧源６による印加電圧の極性を反転させることで吸気ファン３の気流発生方向の正逆を切り換える気流制御部１７（送風方向切換手段）と、結露検出部１６が結露の発生を検出すると、ヒータ７により吸気ファン３の近傍の空気を加熱させるとともに、気流制御部１７を用いて吸気ファン３による気流発生方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換える暖気運転を行わせる暖気運転制御部１８とを設けている。尚、電圧源６、ヒータ７、気流制御部１７および暖気運転制御部１８以外の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６７】
電圧源６は、電圧端子３１を介して吸気ファン３に直流電圧を印加する可変電源であり、気流制御部１７により印加電圧の極性が正又は負に切り換えられるようになっている。例えば気流制御部１７が電圧源６による印加電圧の極性を正の電圧とすると、吸気ファン３は同心円筒状電極２側から空気を吸気し、ヒータ７を介して図３中の右側に空気を送風しており、気流発生方向は矢印Ａの方向となる。一方、気流制御部１７が電圧源６による印加電圧の極性を負の電圧とすると、吸気ファン３はヒータ７側から空気を吸気し、同心円筒状電極２を介して図３中の左側に空気を送風しており、気流発生方向は矢印Ｂの方向となる。
【００６８】
ヒータ７は、吸気ファン３の近傍（本実施形態では帯電粒子量評価時の気流発生方向の排気側）の空気を加熱するものであり、暖気運転制御部１８からの電源投入信号が接続端子７１に入力されると、内蔵するスイッチが導通して、図示しない電圧源から電源が供給され、発熱するようになっている。
【００６９】
入力部１３は、実施形態１で説明した測定条件に加えて暖気運転時間を入力するためのものであり、入力された暖気運転時間を暖気運転制御部１８に出力する機能を有している。
【００７０】
粒径算出部１５は、実施形態１で説明した機能に加えて、結露検出部１６から結露の検出信号が入力された後に結露の検出信号が入力されなくなると、帯電粒子量の測定を開始する機能を備えている。
【００７１】
結露検出部１６は実施形態１で説明したものと同様であり、結露の発生を検出すると結露の検出信号を粒径算出部１５と暖気運転制御部１８とに出力する。また実施形態１では、結露検出部１６は、結露の発生を検出している間だけ結露の検出信号を出力しているのに対して、本実施形態では、結露検出部１６が、結露の発生を検出して結露検出信号を出力すると、暖気運転制御部１８から暖気運転の終了を示す暖気終了信号が入力されるまで結露の検出信号を出力し続けており、暖気終了信号が入力された時点で再度結露が検出されなければ、結露検出信号の出力を停止する。
【００７２】
気流制御部１７は、暖気運転制御部１８から入力される極性切換信号の極性に応じて電圧源６の印加電圧の極性を切り換え、吸気ファン３による気流発生方向の正逆を反転させるようになっている。
【００７３】
暖気運転制御部１８は、結露検出部１６から結露の検出信号が入力されると、暖気運転を開始するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力して、吸気ファン３による気流発生方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換えるとともに、ヒータ７に電源投入信号を出力する機能を有している。暖気運転時にはヒータ７による加熱で乾燥させた空気が吸気ファン３に吸気されて、同心円筒状電極２の環状空間２ｃ内へ送風されるので、内側導体２ａや外側導体２ｂを暖めて、結露を取り除くことができる。また、暖気運転制御部１８は、入力部１３を用いて入力された暖気運転時間を図示しない記憶手段に保持させており、結露検出信号が入力されてから上記暖気運転時間が継続するまでの間暖気運転を行い、暖気運転時間が経過した時点で気流制御部１７に極性切換信号を出力して気流発生方向を帯電粒子量の評価時の方向に反転させるとともに、ヒータ７の接続端子７１に電源停止信号を出力して、ヒータ７への電源供給を停止させた後、結露検出部１６に暖気終了信号を出力する。ここに、暖気運転時間は、内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露を取り除くのに必要な時間よりもやや長い時間に設定されており、暖気運転を暖気運転時間だけ継続することで、内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露を確実に無くすことができるようになっている。
【００７４】
次に本実施形態の帯電粒子量評価装置１の動作を図４のフロー図に従って説明する。
【００７５】
先ずコントローラ１０の電源を投入する。コントローラ１０に電力が供給されて、コントローラ１０が動作を開始すると、測定担当者が入力部１３を用いて帯電粒子の粒径の測定範囲および極性、粒径のスイープ幅および同心円筒状電極２の寸法などの測定条件と、暖気運転時間を入力する（ステップＳ１）。
【００７６】
次に、電圧源６の電源を投入する。但し電源投入時の電圧源６の電圧値は予め設定された値となっており、既知の流量の層流が吸気ファン３により発生される。尚、コントローラ１０の電源と連動して、電圧源６の電源を投入させても良い。
【００７７】
その後、電圧源５の電源を投入する。但し電源投入時には電圧源５の電圧はゼロに設定されている。尚、コントローラ１０の電源と連動して、電圧源５の電源を投入させても良い。
【００７８】
電圧源５の電源が投入されると、粒径算出部１５は、入力部１３を用いて入力された帯電粒子の粒径の測定範囲および極性と、帯電粒子の流量と、同心円筒状電極２の寸法などの測定条件をもとに、前述の粒径、臨界移動度および印加電圧の関係式（１）（２）を連立して解くことにより、測定対象の粒径範囲に対応する印加電圧の変動範囲と、粒径のスイープ幅に対応した印加電圧のスイープ幅を算出しており、粒径を最小値から最大値まで所定のスイープ幅で変化させる際に各々の粒径に対応した印加電圧を求めている（ステップＳ２）。
【００７９】
次に粒径算出部１５は、粒径の最小値に対応した印加電圧の電圧値及び極性を電圧制御部１１と結露検出部１６とに出力する（ステップＳ３）。今回の測定条件では粒径の最小値は０．６ｎｍである。このとき、電圧制御部１１が電圧源５の印加電圧を設定して、粒径の最小値に対応した印加電圧が外側導体２ｂに印加される（ステップＳ４）。なお外側導体２ｂに印加される電圧の極性は測定対象の帯電粒子の極性と同極性であり、負の帯電粒子を測定したい場合は外側導体２ｂに印加する電圧の極性を負極性とする。これによって、内側導体２ａから外側導体２ｂに電界が発生し、この電界により負の帯電粒子はグランドに接地された内側導体２ａに引き寄せられる。そして、電圧源５の印加電圧で設定された粒径以下の帯電粒子は内側導体２ａに取り込まれて、内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に電流が流れるのである（ステップＳ５）。
【００８０】
内側導体２ａに取り込まれた帯電粒子によって電流が流れると、その電流値は電流計４によって測定される。電流計４の測定値は電流値取得部１２によって自動的に取得され、電流値取得部１２は取得した電流値を粒径算出部１５及び結露検出部１６に出力する（ステップＳ６）。
【００８１】
結露検出部１６は、入力部１３を用いて入力された測定条件から式（４）を用いて同心円筒状電極２に固有の静電容量Ｃ１を算出して、図示しない記憶部に記憶させる（ステップＳ７）。なお、静電容量Ｃ１を算出するステップＳ７の処理は、入力部１３を用いて測定条件が入力される毎に１回だけ行えば良く、以後は記憶部から静電容量Ｃ１の値を読み込めば良い。
【００８２】
また結露検出部１６は、粒径算出部１５から入力された印加電圧Ｖと、電流値取得部１２から取得した電流値ｉｓと、取得した時間ｔとから、上述の式（５）を用いて実際の静電容量Ｃ２を算出して、記憶部に記憶させ（ステップＳ８）、ステップＳ７で求めた固有の静電容量Ｃ１との比較により結露の有無を判断する（ステップＳ９）。つまり結露検出部１６は、同心円筒状電極２の形状および寸法から求めた固有の静電容量Ｃ１と、実際の静電容量Ｃ２とが一致しているか否かを判断し、一致していなければ（つまり静電容量Ｃ１，Ｃ２の差の絶対値が所定のしきい値を超えると）、結露の発生を示す結露検出信号を粒径算出部１５および暖気運転制御部１８に出力する（ステップＳ１０）。
【００８３】
ここで、粒径算出部１５は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、直ちに帯電粒子量の評価を停止し、電圧制御部１１により電圧源５の電圧をゼロにするとともに（ステップＳ１５）、図示しない記憶部に評価停止直前の印加電圧を記憶させる。
【００８４】
また、暖気運転制御部１８は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、暖気運転を開始するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力するとともに、ヒータ７に電源投入信号を出力する（ステップＳ１６）。このとき、気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された極性切換信号に応じて、電圧源６の極性を正から負に切り換え、吸気ファン３による気流発生方向を、帯電粒子量の評価時の気流発生方向と反対方向（つまり吸気ファン３から同心円筒状電極２側へと向かう方向）に切り換える（ステップＳ１７）。また、ヒータ７では、暖気運転制御部１８から電源投入信号が入力されると、電源が投入されて発熱し、周囲の空気を暖める（ステップＳ１８）。而して、ヒータ７により吸気ファン３の吸気側の空気が暖められるとともに、ヒータ７で暖められた空気が吸気ファン３に吸気されて、同心円筒状電極２の環状空間２ｃ内に送風されるので、同心円筒状電極２の内側導体２ａと外側導体２ｂとが暖められる（ステップＳ１９）。
【００８５】
その後、暖気運転の開始時から入力部１３で入力された暖気運転時間が経過すると、暖気運転制御部１８は暖気運転を停止するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力するとともに、ヒータ７に電源停止信号を出力し、さらに結露検出部１６に暖気終了信号を出力する（ステップＳ２０）。このとき、気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された極性切換信号に応じて、電圧源６の極性を負から正に切り換え、吸気ファン３による気流発生方向を、吸気ファン３より同心円筒状電極２側へ向かう方向から、帯電粒子量の評価時の気流発生方向に切り換える（ステップＳ２１）。また、ヒータ７では、暖気運転制御部１８から電源停止信号が入力されると、電源供給が停止され、空気の加熱を終了する（ステップＳ２２）。さらに、結露検出部１６は、暖気運転制御部１８から暖気終了信号が入力されると、結露検出信号の出力を停止し（ステップＳ２３）、図示しない記憶部に記憶されている評価停止直前の印加電圧を電圧制御部１１に出力し（ステップＳ２４）、上述のステップＳ４〜Ｓ９の処理に戻って結露の有無を再度検出する。この時、結露検出部１６が再び結露を検出して、結露検出信号を粒径算出部１５および暖気運転制御部１８に出力すると、暖気運転制御部１８により再度ステップＳ１０〜Ｓ２３の暖気運転の処理が行われる。
【００８６】
一方、ステップＳ９の判定で結露検出部１６が結露無しと判断し、結露の検出信号が粒径算出部１５に入力されなくなると、粒径算出部１５は、電流値取得部１２から入力された電流値ｉｓから、上述の式（３）を用いて最小粒径以下の帯電粒子の数を算出し、測定対象の帯電粒子の粒径および個数を記憶部（図示せず）に記憶させる（ステップＳ１１）。このとき、粒径算出部１５では測定対象の帯電粒子の粒径および個数を記憶部に記憶させるとともに、プリンタなどの出力装置（図示せず）に出力させても良い。
【００８７】
測定対象の帯電粒子の粒径と個数とを記憶部に記憶させると、粒径算出部１５では全ての測定範囲について測定を終了したか否かを判断し（ステップＳ１２）、測定が終わっていなければ、粒径を所定のスイープ幅だけ増加させた場合の印加電圧の電圧値及び極性を電圧制御部１１および結露検出部１６に出力した後（ステップＳ１３）、上述のステップＳ４〜Ｓ１１の処理を繰り返す。尚、０．６〜２ｎｍの粒径範囲ではスイープ幅を０．２ｎｍとしているので、最小粒径（０．６ｎｍ）の次は粒径が０．８ｎｍの時の印加電圧の電圧値を出力する。
【００８８】
本装置では上述の処理を行い、粒径を０．６ｎｍから２８ｎｍまで所定のスイープ幅ずつスイープさせる毎に、各々の粒径の設定値で上記の処理Ｓ４〜Ｓ１３を繰り返すことによって粒子数を算出して、粒径分布（粒径に対する個数の分布）を求めており、ステップＳ１２において全ての測定範囲で測定を終了したと判断されると、粒径算出部１５は粒径分布の算出結果を記憶部に記憶させるとともに、出力装置に測定結果を出力する（ステップＳ１４）。
【００８９】
以上説明したように本実施形態の帯電粒子量評価装置１では、結露検出部１６が内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露を検出すると、暖気運転制御部１８が暖気運転を行い、ヒータ７で暖めた空気を吸気ファン３により吸気して、同心円筒状電極２の環状空間２ｃ内に送風することで、内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露を取り除いており、暖気運転の結果、結露が検出されなくなると、粒径算出部１５により帯電粒子量の評価を行わせているので、より高い精度で帯電粒子量の評価を行うことができる。また結露検出部１６で結露が検出されなくなるまで、暖気運転制御部１８が暖気運転時間だけ暖気運転を行う動作を繰り返しているので、できるだけ短い時間で暖気運転から復帰して、帯電粒子量の評価を行えるようになっている。
【００９０】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について以下に説明する。実施形態２で説明した帯電粒子量評価装置１では、吸気ファン３の風量を一定風量としているが、本実施形態では、気流制御部１７に吸気ファン３の風量を変化させる機能を持たせ、暖気運転制御部１８が、暖気運転中に所定時間だけ、気流制御部１７を用いて吸気ファン３の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させている。尚、帯電粒子量評価装置１の構成は実施形態２と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００９１】
気流制御部１７では、暖気運転制御部１８からの入力信号の極性および電圧値に応じて、電圧源６の極性および電圧値を変化させることによって、吸気ファン３による気流発生方向や送風量を変化させている。
【００９２】
また暖気運転制御部１８は、実施形態２で説明した機能に加えて、暖気運転中に所定時間だけ、吸気ファン３の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させる信号を気流制御部１７に出力する機能を有している。
【００９３】
この帯電粒子量評価装置１の動作は、暖気運転時以外は実施形態２と同様であるので、その説明は省略し、暖気運転時の動作について図４を参照して以下に説明する。
【００９４】
結露検出部１６が、ステップＳ９の判定の結果結露ありと判断すると、結露の発生を示す結露検出信号を粒径算出部１５および暖気運転制御部１８に出力する（ステップＳ１０）。
【００９５】
ここで、粒径算出部１５は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、直ちに帯電粒子量の評価を停止し、電圧制御部１１により電圧源５の電圧をゼロにするとともに（ステップＳ１５）、図示しない記憶部に評価停止直前の印加電圧を記憶させる。
【００９６】
また、暖気運転制御部１８は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、暖気運転を開始するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力するとともに、ヒータ７に電源投入信号を出力する（ステップＳ１６）。このとき、気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された極性切換信号に応じて、電圧源６の極性を正から負に切り換え、吸気ファン３による気流発生方向を、帯電粒子量の評価時の気流発生方向と反対方向に切り換える（ステップＳ１７）。また、ヒータ７では、暖気運転制御部１８から電源投入信号が入力されると、電源が投入されて発熱し、周囲の空気を暖める（ステップＳ１８）。而して、ヒータ７により吸気ファン３の吸気側の空気が暖められるとともに、ヒータ７で暖められた空気が吸気ファン３に吸気されて、同心円筒状電極２の環状空間２ｃ内に送風されるので、同心円筒状電極２の内側導体２ａと外側導体２ｂとが暖められる（ステップＳ１９）。
【００９７】
ここで、暖気運転制御部１８は、入力部１３により入力された暖気運転時間のうち所定時間（例えば暖気運転時間の２０％の時間）だけ、吸気ファン３の送風量（流量）を帯電粒子量評価時の送風量よりも大きい所定流量（例えば帯電粒子量評価時の５０％増の流量）に増加させる制御信号を気流制御部１７に出力する。そして気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された制御信号に応じて、所定時間だけ吸気ファン３の流量を所定流量に増加させるように電圧源６の印加電圧を制御する。そして、吸気ファン３は電圧源６の印加電圧に応じて流量を変化させており、暖気運転中に所定時間だけ送風量を所定流量に増加させ、所定時間の経過後は帯電粒子量評価時の流量に戻している。
【００９８】
その後、暖気運転の開始時から入力部１３で入力された暖気運転時間が経過すると、暖気運転制御部１８は暖気運転を停止するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力するとともに、ヒータ７に電源停止信号を出力し、さらに結露検出部１６に暖気終了信号を出力する（ステップＳ２０）。このとき、気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された極性切換信号に応じて、電圧源６の極性を負から正に切り換え、吸気ファン３による気流発生方向を、吸気ファン３より同心円筒状電極２側へ向かう方向から、帯電粒子量の評価時の気流発生方向に切り換える（ステップＳ２１）。また、ヒータ７では、暖気運転制御部１８から電源停止信号が入力されると、電源供給が停止され、空気の加熱を終了する（ステップＳ２２）。さらに、結露検出部１６は、暖気運転制御部１８から暖気終了信号が入力されると、結露検出信号の出力を停止し（ステップＳ２３）、図示しない記憶部に記憶されている評価停止直前の印加電圧を電圧制御部１１に出力し（ステップＳ２４）、上述のステップＳ４〜Ｓ９の処理に戻って結露の有無を再度検出する。この時、結露検出部１６が再び結露を検出して、結露検出信号を粒径算出部１５および暖気運転制御部１８に出力すると、暖気運転制御部１８により再度ステップＳ１０〜Ｓ２３の暖気運転の処理が行われる。
【００９９】
このように本実施形態では、気流制御部１７に、吸気ファン３の送風量を変化させる機能を追加し、暖気運転制御部１８が、暖気運転中に所定時間だけ、気流制御部１７を用いて吸気ファン３の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させているので、温風を送風することで結露を取り除くとともに、帯電粒子量の評価時よりも流量の大きい層流を送風することで、内側導体２ａおよび外側導体２ｂに付着した塵や埃を吹き飛ばすことができ、より高い精度で帯電粒子量の評価を行うことができる。
【０１００】
なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施形態１の帯電粒子量評価装置の概略構成図である。
【図２】同上の動作を説明するフロー図である。
【図３】実施形態２の帯電粒子量評価装置の概略構成図である。
【図４】同上の動作を説明するフロー図である。
【図５】従来の帯電粒子量評価装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 帯電粒子量評価装置
２ 同心円筒状電極
２ａ 内側導体
２ｂ 外側導体
３ 吸気ファン（気流発生手段）
４ 電流計（電流測定手段）
５ 電圧源（電圧印加手段）
１０ コントローラ
１４ 演算処理部
１５ 粒径算出部（帯電粒子量評価手段）
１６ 結露検出部（結露検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中に浮遊する微粒子の粒径や粒子数などを評価する帯電粒子量評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の帯電粒子量評価装置としては、帯電した微粒子の電場中における移動速度（電気移動度）の違いを利用して、微粒子の粒径を測定する微分型電気移動度測定器（ＤＭＡ：Differential Mobility Analyzer）が従来より提供されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、ＤＭＡを用いた帯電粒子量評価装置は大型のため、ゲルディエンコンデンサと呼ばれる二重同心円筒を用いた帯電粒子量評価装置が従来より提供されている（例えば非特許文献１参照）。図５はゲルディエンコンデンサを用いた帯電粒子量評価装置１の概略構成図であり、この帯電粒子量評価装置１は、同心円筒状電極２と、吸気ファン３と、電流計４と、電圧源５とを主要な構成として備えている。
【０００４】
同心円筒状電極２は、互いに半径の異なる円筒状の内側導体２ａおよび外側導体２ｂを同心に配して構成される。二重同心円筒の内、外側導体２ｂには電圧源５により直流電圧が印加され、内側導体２ａは接地されている。なお電圧源５は図示しない電圧制御部によって電源電圧を変化させることができる。
【０００５】
吸気ファン３は、内側導体２ａと外側導体２ｂとの間の空間を通して空気を吸引することによって、内側導体２ａと外側導体２ｂの間の空間に矢印Ａの方向に空気を流し、この空間に空気の流れる方向と速度が均一な層流を生成する。
【０００６】
電流計４は内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に流れる電流を測定するものであり、その電流値から帯電粒子の個数を算出することができる。
【０００７】
本装置では吸気ファン３により空気を吸引している状態で、内側導体２ａを接地するとともに、電圧源５により外側導体２ｂに電圧Ｖを印加して、内外の導体間に電位差を与えると、両導体間に吸引された空気中の帯電粒子が、両導体間に発生する電界によって内側導体２ａに引き寄せられる。そして、帯電粒子が内側導体２ａに流れ込むと、両導体間に電流が発生するので、電流計４の測定値をもとに帯電粒子の粒子数を測定することができる。なお、電圧源５による印加電圧Ｖの極性と、電流計４の測定値の極性とを考慮すれば正負何れの極性の帯電粒子でも測定することができる。
【０００８】
ここで、帯電粒子の粒径はその移動度に依存し、その移動度は二重円筒（内側導体２ａおよび外側導体２ｂ）の寸法と空気の流量とを一定にすると、電圧源５の印加電圧Ｖによって定まる。したがって電圧源５の印加電圧を変化させ、その時の電流値を電流計４で測定することによって、所定の粒径の帯電粒子の数を求めることができる。但し、ゲルディエンコンデンサと呼ばれる二重同心円筒を用いた図５の測定装置では、電圧源５の印加電圧により定めた移動度以上（粒径以下）の帯電粒子を全て取り込み、その全数を評価している。
【特許文献１】特開平１０−２８８６００号公報
【非特許文献１】北川信一郎編著、「大気電気学」、東海大学出版会、１９９６年６月１０日、４７−４９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の帯電粒子量評価装置１では、移動度の変化をもとに帯電粒子の粒子量を所定の粒径範囲で測定することによって粒子数の分布を求めているが、層流の流路の壁面をなす内側導体２ａと外側導体２ｂとに結露が発生すると、測定結果に誤差が生じるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、結露が発生しやすい環境下でも精度の高い帯電粒子量の評価が行える帯電粒子量評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、円柱状の内側導体および内側導体よりも径の大きい円筒状の外側導体を同心に配置して構成された同心円筒状電極と、内側導体と外側導体との間の空間に同心円筒状電極の軸方向に層流を発生させる気流発生手段と、内側導体と外側導体との間に電圧を印加する電圧印加手段と、内側導体と外側導体との間に流れる電流を測定する電流測定手段と、層流の流路の壁面をなす内側導体および外側導体に発生する結露の有無を検出する結露検出手段と、当該結露検出手段により結露無しと検出された場合に、同心円筒状電極の形状および寸法と気流発生手段による層流の流量と電圧印加手段による印加電圧と電流測定手段の測定結果とに基づいて帯電粒子量を評価する帯電粒子量評価手段とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、層流の流路の途中であって帯電粒子量の評価時の気流発生方向において同心円筒状電極よりも下流側に配置されて空気を加熱するヒータと、気流発生手段による気流発生方向の正逆を切り換える送風方向切換手段と、結露検出手段が結露を検出した場合に、ヒータで空気を加熱させるとともに送風方向切換手段を用いて気流発生手段による気流発生方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換える暖気運転を行う暖気運転制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、暖気運転制御手段は、結露検出手段により結露無しと検出されるまで暖気運転を継続することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、気流発生手段の送風量を変化させる気流制御手段を設け、暖気運転制御手段は、暖気運転中に所定時間だけ、気流制御手段を用いて気流発生手段の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１つの発明において、結露検出手段は、電流測定手段の測定結果より求めた同心円筒状電極に蓄えられる電荷量および電圧印加手段による印加電圧から求めた静電容量と、同心円筒状電極の形状および寸法から求めた静電容量とを比較し、両者の差の絶対値が所定のしきい値を超えることから結露の発生を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、帯電粒子量評価手段は、結露検出手段により結露無しと検出された場合に、帯電粒子量の評価を行っており、誤差が発生しやすい結露環境下では帯電粒子量の評価を行っていないので、精度の高い帯電粒子量の評価を行えるという効果がある。
【００１７】
請求項２の発明によれば、結露検出手段により結露ありと検出された場合には、暖気運転制御手段が、ヒータにより空気を加熱させるとともに、気流発生手段の送風方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換えており、ヒータの加熱で暖められた空気が内側導体と外側導体との間の空間に送風されるので、層流の流路の壁面をなす内側導体および外側導体の結露を取り除くことができる。また、暖気運転の結果、結露が検出されなくなると、帯電粒子量評価手段により帯電粒子量の評価が行われるので、より高い精度で帯電粒子量を評価することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、結露検出手段により結露無しと検出されるまで、暖気運転制御手段が暖気運転を継続しているので、結露を取り除くのに必要な最短時間で暖気運転を終了して、帯電粒子量の評価を行える状態に復帰させることができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、暖気運転制御手段が、暖気運転中に所定時間だけ、気流発生手段の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させているので、結露を取り除くとともに内側導体や外側導体に付着した塵や埃を吹き飛ばすことができ、より精度の高い帯電粒子量の評価が行える。
【００２０】
請求項５の発明によれば、結露検出手段は、電流測定手段の測定結果より求めた同心円筒状電極に蓄えられる電荷量および電圧印加手段による印加電圧から求めた静電容量と、同心円筒状電極の形状および寸法から求めた静電容量との差の絶対値が所定のしきい値を超えることから、結露の発生を検出しているので、結露検出用のセンサを別途設ける必要が無く、結露の有無を安価に検出できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の帯電粒子量評価装置１は、図１に示すように、同心円筒状電極２と、気流発生手段たる吸気ファン３と、電流測定手段たる電流計４と、電圧印加手段たる電圧源５と、コントローラ１０とを主要な構成として備えている。
【００２３】
同心円筒状電極２は、円柱状の内側導体２ａおよび内側導体２ａよりも径の大きい円筒状の外側導体２ｂを同心に配して構成される。内側導体２ａおよび外側導体２ｂは帯電粒子を引き寄せやすく、且つ、両導体間に流れる電流を測定しやすいように導電率の高い材料で形成するのが好ましく、例えば真鍮の表面にクロムめっきを施して形成される。
【００２４】
内側導体２ａは中空ではなく、周面に接地端子２１と電流測定端子２２とを備え、接地端子２１に接続された接地線２５を介してグランドに接地される。この内側導体２ａは、帯電して電流が流れることによって誤差が生じるのを防止するために、高い絶縁性を有する保持部材（図示せず）を介して外側導体２ｂ内に保持されており、保持部材の材料としては、例えば高絶縁性の三フッ化塩化エチレン樹脂を用いるのが好ましい。
【００２５】
外側導体２ｂは中空円筒状であって、電源接続端子２３と電流測定端子２４とを備え、電源接続端子２３を介して電圧源５の直流電圧が印加される。また内側導体２ａの電流測定端子２２と外側導体２ｂの電流測定端子２４との間には電流計４が接続されている。ここに、内側導体２ａの接地端子２１と外側導体２ｂの電源接続端子２３とで電圧印加端子が構成され、両導体２ａ，２ｂ間に電圧源５の直流電圧が印加されようになっている。
【００２６】
ここで、帯電粒子の粒径および移動度と、外側導体２ｂおよび内側導体２ａの間に印加した印加電圧と、同心円筒状電極２の形状および寸法の関係を図５に基づいて説明する。
【００２７】
空気中の帯電粒子が等しい移動度を持っていると仮定し、同心円筒状電極２の吸気側において外側導体２ｂの縁の点Ｐから流入した帯電粒子が、導体２ａ，２ｂ間の電界を受けて点Ｓで捕捉されたものとすると、同心円筒状電極２の筒内に流入してくる帯電粒子は全て内側導体２ａに捕捉されることになる。なお帯電粒子が捕捉される点Ｓの位置は外側導体２ｂへの印加電圧や気流の流量を調整することで変化する。
【００２８】
ところで、実際の空気中には様々な移動度を持った帯電粒子が存在しており、ある印加電圧および流量の条件下で点Ｐから流入し、内側導体２ａにおいて出口側の縁の点Ｔで捕捉される帯電粒子の移動度を臨界移動度と呼ぶ。この臨界移動度は、内側導体２ａで捕捉可能な帯電粒子と、内側導体２ａで捕捉できない帯電粒子の境界を示し、臨界移動度よりも移動度の大きな帯電粒子は内側導体２ａで全て捕捉されるが、臨界移動度よりも移動度の小さい帯電粒子は一部が捕捉されずに、同心円筒状電極２の出口から外部へ流出することになる。
【００２９】
例えば図５中の点Ｒから流入した帯電粒子が点Ｔで捕捉されたものとすると、移動度が同じ帯電粒子で、点Ｒを通る同心円Ｃ１と外側導体２ｂとの間の領域から流入する帯電粒子は同心円筒状電極２の出口から流出することになり、同心円Ｃ１と内側導体２ａの間の領域（図中の斜線部）から流入した帯電粒子のみが内側導体２ａで捕捉されることになる。
【００３０】
ここで、帯電粒子の臨界移動度ｋｃは、外側導体２ｂへの印加電圧がＶ、内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に流れる層流の流量がφ、外側導体２ｂの半径がｒ０、内側導体２ａの半径がｒ１、同心円筒状電極２の軸方向の全長がＬの場合に、以下の式（１）を用いて表される。
【００３１】
【数１】
【００３２】
また、移動度ｋｃと帯電粒子の粒径Ｄｐとの関係は、帯電粒子の荷電数をｎｐ、電気素量をｅ、カニンガム補正係数をＣｃ、空気の粘性係数をμとした時に以下の式（２）で表される。
【００３３】
【数２】
【００３４】
ここで、カニンガム補正係数Ｃｃは粒径Ｄｐの関数であり、臨界移動度ｋｃと粒径Ｄｐ及び印加電圧Ｖは上記の式（１）と式（２）を連立して求めることができる。なお、粒径Ｄｐと印加電圧Ｖとの関係を求める際には、カニンガム補正係数Ｃｃが粒径Ｄｐにより変化するため、式（１）と式（２）を連立して臨界移動度ｋｃを消去した式から数値的に算出する。
【００３５】
ところで、本実施形態では粒径の測定範囲を例えば０．６〜２８ｎｍとして以下の説明を行う。ここで、帯電粒子の荷電数ｎｐを１と仮定すると、式（２）より電気移動度は５．４９〜０．００２７４ｃｍ２／Ｖ・ｓとなる。また、層流の流量φを０．０５ｍ３／ｍｉｎ（５０Ｌ／ｍｉｎ）、内側導体２ａの半径ｒ１を４．５ｃｍ、外側導体２ｂの半径ｒ０を４．８ｃｍとし、同心円筒状電極２の全長を５２ｃｍと固定した場合、印加電圧Ｖは０〜６０Ｖとなる。
【００３６】
また、吸気ファン３は、帯電粒子量の評価時の気流発生方向において同心円筒状電極２に対し気流の出口側（図１中の右側）に配置され、内側導体２ａと外側導体２ｂの間の環状空間２ｃの空気を吸引することによって、この環状空間２ｃ内に同心円筒状電極２の軸方向に沿って流れる気流を生成している。吸気ファン３の回転数は一定に保たれ、気流の流量を一定にしている。また、両導体２ａ，２ｂ間の空間（環状空間２ｃ）内に層流を生成するために、吸気ファン３の備える回転羽根（図示せず）の径が外側導体２ｂの径よりも大きく形成されており、回転羽根の回転面が同心円筒状電極２の中心軸方向と直交し、且つ、回転羽根の回転軸と同心円筒状電極２の中心軸とが同一直線上に存在するように吸気ファン３が配置され、同心円筒状電極２と吸気ファン３との間に気流の流れを乱す凹凸が出来ないように接続されている。なお両導体２ａ，２ｂの間の空間に層流を生成するのは、同心円筒状電極２の入口側（図１中の左側）から両導体２ａ，２ｂの間の空間に流入した帯電粒子を同心円筒状電極２の軸方向と平行に進ませることによって、帯電粒子を一定速度で移動する状態にして電界を作用させるためである。
【００３７】
電流計４は、内側導体２ａの電流測定端子２２と外側導体２ｂの電流測定端子２４との間に接続されるデジタル式の電流計であり、電流の測定値は後述の電流値取得部１２によって自動的に取得される。なお内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に流れる電流から帯電粒子の粒子数を求めることができ、両導体２ａ，２ｂ間に流れる電流をｉｓとすると、帯電粒子の荷電数ｎｐを１と仮定しているので、帯電粒子の個数ｎｓは以下の式（３）で表される。なお、荷電数ｎｐが１でないときには、式（３）の電気素量ｅに荷電数ｎｐを乗じることにより算出できる。但し、ｅは電気素量、φは気流の流量である。
【００３８】
【数３】
【００３９】
また、電圧源５は、電源接続端子２３を介して外側導体２ｂに直流電圧を印加する可変電源であり、自動制御で測定が行えるように後述の電圧制御部１１によって印加電圧が自動的に制御される。なお、電圧源５による印加電圧の極性は正又は負に切り替えることが可能であり、電圧源５による印加電圧が正の電圧であれば正の帯電粒子を計測でき、印加電圧が負の電圧であれば負の帯電粒子を計測することができる。
【００４０】
次にコントローラ１０の構成について説明する。コントローラ１０は電圧制御部１１と電流値取得部１２と入力部１３と演算処理部１４を主要な構成として備える。
【００４１】
電圧制御部１１は、後述の粒径算出部１５から入力された印加電圧の電圧値および極性に基づいて電圧源５の印加電圧を自動的に制御する。
【００４２】
電流値取得部１２は、電流計４から電流の測定値を自動的に取得し、取得した電流値を粒径算出部１５と後述の結露検出部１６（結露検出手段）とに出力する。
【００４３】
入力部１３は、測定しようとする帯電粒子の測定範囲、極性及び粒径のスイープ幅、流量及び同心円筒状電極２の寸法などの測定条件をユーザが入力するためのものであり、入力された測定条件は演算処理部１４の粒径算出部１５と結露検出部１６とに出力される。
【００４４】
演算処理部１４は、粒径算出部１５（帯電粒子量評価手段）と結露検出部１６とを備え、電圧制御部１１を用いて電圧源５の印加電圧を設定したり、電流値取得部１２から得られた電流値をもとに帯電粒子の粒径分布を求めたり、結露検出部１６により内側電極２ａ又は外側電極２ｂの結露が検出されると粒径算出部１５に結露の検出信号を出力する機能を有している。尚、演算処理部１４は例えばマイクロコンピュータを用いて構成され、粒径算出部１５および結露検出部１６はマイクロコンピュータの演算機能によって実現される。
【００４５】
粒径算出部１５は、入力部１３から入力された測定条件に従い、測定対象の帯電粒子の粒径と移動度の関係から、外側導体２ｂに印加する電圧を算出して算出結果を電圧制御部１１と結露検出部１６に出力するとともに、電流値取得部１２から取得した電流値をもとに、電圧源５の印加電圧により設定される粒径以下の帯電粒子の個数を算出する。粒径算出部１５では、電圧制御部１１を用いて電圧源５の印加電圧をスイープさせることで、測定対象の粒径を所定のスイープ幅ずつ変化させており、測定対象の粒径をスイープ幅だけ変化させる毎に粒子数を測定することによって、帯電粒子の粒子数の粒径分布を求めることができる。さらに、粒径算出部１５は計測したい帯電粒子の極性を電圧制御部１１に出力する。また、粒径算出部１５は、計測した粒径分布を電子データとして記憶部（図示せず）に記憶させるとともに、図示しない出力装置（プリンタやモニタ装置など）に粒径分布を出力する。また、粒径算出部１５は、後述の結露検出部１６から結露の検出信号が入力されると、検出信号が入力される間は帯電粒子量の評価を停止する機能を有している。
【００４６】
結露検出部１６は、同心円筒状電極２の形状および寸法から求めた静電容量Ｃ１と、電流値取得部１２が取得した電流値より求めた同心円筒状電極２に蓄えられる電荷量および電圧源５の印加電圧から求めた静電容量Ｃ２とを比較することによって、結露の発生を検出する。すなわち、結露検出部１６は、入力部１３から入力された測定条件（同心円筒状電極２の寸法）をもとに、以下の式（４）を用いて同心円筒状電極２の静電容量Ｃ１を求める。但し、εは空気の誘電率である。
【００４７】
【数４】
【００４８】
この静電容量Ｃ１は、同心円筒状電極２の形状および寸法で決まる固有の値である。
【００４９】
一方、結露検出部１６は、電流値取得部１２から入力された電流値ｉｓとその時間ｔと印加電圧Ｖから、以下の式（５）を用いて静電容量Ｃ２を求める。
【００５０】
【数５】
【００５１】
そして、結露検出部１６は、同心円筒状電極２の形状および寸法で決まる同心円筒状電極２に固有の静電容量Ｃ１と、電流値ｉｓと印加電圧Ｖとから求めた実際の静電容量Ｃ２とを比較し、両者が異なる値になると（すなわち静電容量Ｃ１，Ｃ２の差の絶対値が所定のしきい値を超えると）、結露の発生を示す結露検出信号を粒径算出部１５に出力するのである。
【００５２】
次に本実施形態の帯電粒子量評価装置１の動作を図２のフロー図に従って説明する。
【００５３】
先ずコントローラ１０の電源を投入する。コントローラ１０に電力が供給されて、コントローラ１０が動作を開始すると、測定担当者が入力部１３を用いて帯電粒子の粒径の測定範囲および極性と、粒径のスイープ幅と、同心円筒状電極２の寸法などの測定条件を入力する（ステップＳ１）。
【００５４】
次に電圧源５の電源を投入する。但し電源投入時には電圧源５の電圧はゼロに設定されている。尚、コントローラ１０の電源と連動して、電圧源５の電源を投入させても良い。
【００５５】
電圧源５の電源が投入されると、粒径算出部１５は、入力部１３を用いて入力された帯電粒子の粒径の測定範囲および極性と、帯電粒子の流量と、同心円筒状電極２の寸法などの測定条件をもとに、前述の粒径、臨界移動度および印加電圧の関係式（１）（２）を連立して解くことにより、測定対象の粒径範囲に対応する印加電圧の変動範囲と、粒径のスイープ幅に対応した印加電圧のスイープ幅を算出しており、粒径を最小値から最大値まで所定のスイープ幅で変化させる際に各々の粒径に対応した印加電圧を求めている（ステップＳ２）。
【００５６】
次に粒径算出部１５は、粒径の最小値に対応した印加電圧の電圧値及び極性を電圧制御部１１と結露検出部１６とに出力する（ステップＳ３）。今回の測定条件では粒径の最小値は０．６ｎｍである。このとき、電圧制御部１１が電圧源５の印加電圧を設定して、粒径の最小値に対応した印加電圧が外側導体２ｂに印加される（ステップＳ４）。なお外側導体２ｂに印加される電圧の極性は測定対象の帯電粒子の極性と同極性であり、負の帯電粒子を測定したい場合は外側導体２ｂに印加する電圧の極性を負極性とする。これによって、内側導体２ａから外側導体２ｂに電界が発生し、この電界により負の帯電粒子はグランドに接地された内側導体２ａに引き寄せられる。そして、電圧源５の印加電圧で設定された粒径以下の帯電粒子は内側導体２ａに取り込まれて、内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に電流が流れるのである（ステップＳ５）。
【００５７】
内側導体２ａに取り込まれた帯電粒子によって電流が流れると、その電流値は電流計４によって測定される。電流計４の測定値は電流値取得部１２によって自動的に取得され、電流値取得部１２は取得した電流値を粒径算出部１５及び結露検出部１６に出力する（ステップＳ６）。
【００５８】
結露検出部１６は、入力部１３を用いて入力された測定条件から式（４）を用いて同心円筒状電極２に固有の静電容量Ｃ１を算出して、図示しない記憶部に記憶させる（ステップＳ７）。なお、静電容量Ｃ１を算出するステップＳ７の処理は、入力部１３を用いて測定条件が入力される毎に１回だけ行えば良く、以後は記憶部から静電容量Ｃ１の値を読み込めば良い。
【００５９】
また結露検出部１６は、粒径算出部１５から入力された印加電圧Ｖと、電流値取得部１２から取得した電流値ｉｓと、取得した時間ｔとから、上述の式（５）を用いて実際の静電容量Ｃ２を算出して、記憶部に記憶させ（ステップＳ８）、ステップＳ７で求めた固有の静電容量Ｃ１との比較により結露の有無を判断する（ステップＳ９）。つまり結露検出部１６は、同心円筒状電極２の形状および寸法から求めた固有の静電容量Ｃ１と、実際の静電容量Ｃ２とが一致しているか否かを判断し、一致していなければ（つまり静電容量Ｃ１，Ｃ２の差の絶対値が所定のしきい値を超えると）、結露が発生したと判断して、結露検出信号を粒径算出部１５に出力し（ステップＳ１０）、その後結露が検出されなくなるまで結露検出信号を粒径算出部１５に出力し続ける。
【００６０】
ここで、粒径算出部１５は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、直ちに帯電粒子量の評価を停止し（ステップＳ１１）、結露検出信号が入力されなくなるまで上述のステップＳ６〜Ｓ９の処理を繰り返し実行する。一方、粒径算出部１５は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されなくなると、電流値取得部１２から入力された電流値ｉｓから、上述の式（３）を用いて最小粒径以下の帯電粒子の数を算出し、測定対象の帯電粒子の粒径および個数を記憶部に記憶させる（ステップＳ１２）。
【００６１】
測定対象の帯電粒子の粒径と個数とを記憶部に記憶させると、粒径算出部１５では全ての測定範囲について測定を終了したか否かを判断し（ステップＳ１３）、測定が終わっていなければ、粒径を所定のスイープ幅だけ増加させた場合の印加電圧の電圧値及び極性を電圧制御部１１および結露検出部１６に出力した後（ステップＳ１４）、上述のステップＳ４〜Ｓ１２の処理を繰り返す。尚、本実施形態では０．６〜２ｎｍの粒径範囲ではスイープ幅を０．２ｎｍ、２〜２８ｎｍの粒径範囲ではスイープ幅を２ｎｍとしているので、最小粒径（０．６ｎｍ）の次は粒径が０．８ｎｍの時の印加電圧の電圧値を出力する。
【００６２】
本装置では上述の処理を行い、粒径を０．６ｎｍから２８ｎｍまで所定のスイープ幅ずつスイープさせる毎に、各々の粒径の設定値で上記の処理Ｓ４〜Ｓ１３を繰り返すことによって粒子数を算出して、粒径分布（粒径に対する個数の分布）を求めており、ステップＳ１３において、粒径算出部１５が、全ての測定範囲で測定を終了したと判断すると、粒径分布の算出結果を記憶部に記憶させるとともに、出力装置に測定結果を出力する（ステップＳ１５）。
【００６３】
以上説明したように本実施形態の帯電粒子量評価装置１では、同心円筒状電極２において層流の流路の壁面をなす内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露の有無を検出する結露検出部１６を設け、結露検出部１６により結露が無いと判断された場合に粒径算出部１５が帯電粒子量の評価を行っており、測定の誤差が発生しやすい結露環境下では帯電粒子量の評価を行わないので、精度の高い帯電粒子量の評価を行うことができる。
【００６４】
また結露検出部１６では、同心円筒状電極２の形状および寸法から求めた静電容量Ｃ１と、電流値取得部１２の取得した電流値より求めた同心円筒状電極２に蓄えられる電荷量および電圧源５の印加電圧から求めた静電容量Ｃ２とを比較し、静電容量Ｃ１、Ｃ２の差の絶対値が所定のしきい値を超えることから、結露が発生したと判断しているので、結露検出用のセンサを別途設ける必要が無く、結露の有無を安価に検出することができる。
【００６５】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図３及び図４に基づいて説明する。
【００６６】
本実施形態では、実施形態１で説明した帯電粒子量評価装置１において、吸気ファン３に電源を供給する電圧源６と、吸気ファン３により発生される層流の流路の途中であって帯電粒子量の評価時の気流発生方向において同心円筒状電極２よりも下流側に配置されて空気を加熱するヒータ７と、電圧源６による印加電圧の極性を反転させることで吸気ファン３の気流発生方向の正逆を切り換える気流制御部１７（送風方向切換手段）と、結露検出部１６が結露の発生を検出すると、ヒータ７により吸気ファン３の近傍の空気を加熱させるとともに、気流制御部１７を用いて吸気ファン３による気流発生方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換える暖気運転を行わせる暖気運転制御部１８とを設けている。尚、電圧源６、ヒータ７、気流制御部１７および暖気運転制御部１８以外の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６７】
電圧源６は、電圧端子３１を介して吸気ファン３に直流電圧を印加する可変電源であり、気流制御部１７により印加電圧の極性が正又は負に切り換えられるようになっている。例えば気流制御部１７が電圧源６による印加電圧の極性を正の電圧とすると、吸気ファン３は同心円筒状電極２側から空気を吸気し、ヒータ７を介して図３中の右側に空気を送風しており、気流発生方向は矢印Ａの方向となる。一方、気流制御部１７が電圧源６による印加電圧の極性を負の電圧とすると、吸気ファン３はヒータ７側から空気を吸気し、同心円筒状電極２を介して図３中の左側に空気を送風しており、気流発生方向は矢印Ｂの方向となる。
【００６８】
ヒータ７は、吸気ファン３の近傍（本実施形態では帯電粒子量評価時の気流発生方向の排気側）の空気を加熱するものであり、暖気運転制御部１８からの電源投入信号が接続端子７１に入力されると、内蔵するスイッチが導通して、図示しない電圧源から電源が供給され、発熱するようになっている。
【００６９】
入力部１３は、実施形態１で説明した測定条件に加えて暖気運転時間を入力するためのものであり、入力された暖気運転時間を暖気運転制御部１８に出力する機能を有している。
【００７０】
粒径算出部１５は、実施形態１で説明した機能に加えて、結露検出部１６から結露の検出信号が入力された後に結露の検出信号が入力されなくなると、帯電粒子量の測定を開始する機能を備えている。
【００７１】
結露検出部１６は実施形態１で説明したものと同様であり、結露の発生を検出すると結露の検出信号を粒径算出部１５と暖気運転制御部１８とに出力する。また実施形態１では、結露検出部１６は、結露の発生を検出している間だけ結露の検出信号を出力しているのに対して、本実施形態では、結露検出部１６が、結露の発生を検出して結露検出信号を出力すると、暖気運転制御部１８から暖気運転の終了を示す暖気終了信号が入力されるまで結露の検出信号を出力し続けており、暖気終了信号が入力された時点で再度結露が検出されなければ、結露検出信号の出力を停止する。
【００７２】
気流制御部１７は、暖気運転制御部１８から入力される極性切換信号の極性に応じて電圧源６の印加電圧の極性を切り換え、吸気ファン３による気流発生方向の正逆を反転させるようになっている。
【００７３】
暖気運転制御部１８は、結露検出部１６から結露の検出信号が入力されると、暖気運転を開始するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力して、吸気ファン３による気流発生方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換えるとともに、ヒータ７に電源投入信号を出力する機能を有している。暖気運転時にはヒータ７による加熱で乾燥させた空気が吸気ファン３に吸気されて、同心円筒状電極２の環状空間２ｃ内へ送風されるので、内側導体２ａや外側導体２ｂを暖めて、結露を取り除くことができる。また、暖気運転制御部１８は、入力部１３を用いて入力された暖気運転時間を図示しない記憶手段に保持させており、結露検出信号が入力されてから上記暖気運転時間が継続するまでの間暖気運転を行い、暖気運転時間が経過した時点で気流制御部１７に極性切換信号を出力して気流発生方向を帯電粒子量の評価時の方向に反転させるとともに、ヒータ７の接続端子７１に電源停止信号を出力して、ヒータ７への電源供給を停止させた後、結露検出部１６に暖気終了信号を出力する。ここに、暖気運転時間は、内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露を取り除くのに必要な時間よりもやや長い時間に設定されており、暖気運転を暖気運転時間だけ継続することで、内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露を確実に無くすことができるようになっている。
【００７４】
次に本実施形態の帯電粒子量評価装置１の動作を図４のフロー図に従って説明する。
【００７５】
先ずコントローラ１０の電源を投入する。コントローラ１０に電力が供給されて、コントローラ１０が動作を開始すると、測定担当者が入力部１３を用いて帯電粒子の粒径の測定範囲および極性、粒径のスイープ幅および同心円筒状電極２の寸法などの測定条件と、暖気運転時間を入力する（ステップＳ１）。
【００７６】
次に、電圧源６の電源を投入する。但し電源投入時の電圧源６の電圧値は予め設定された値となっており、既知の流量の層流が吸気ファン３により発生される。尚、コントローラ１０の電源と連動して、電圧源６の電源を投入させても良い。
【００７７】
その後、電圧源５の電源を投入する。但し電源投入時には電圧源５の電圧はゼロに設定されている。尚、コントローラ１０の電源と連動して、電圧源５の電源を投入させても良い。
【００７８】
電圧源５の電源が投入されると、粒径算出部１５は、入力部１３を用いて入力された帯電粒子の粒径の測定範囲および極性と、帯電粒子の流量と、同心円筒状電極２の寸法などの測定条件をもとに、前述の粒径、臨界移動度および印加電圧の関係式（１）（２）を連立して解くことにより、測定対象の粒径範囲に対応する印加電圧の変動範囲と、粒径のスイープ幅に対応した印加電圧のスイープ幅を算出しており、粒径を最小値から最大値まで所定のスイープ幅で変化させる際に各々の粒径に対応した印加電圧を求めている（ステップＳ２）。
【００７９】
次に粒径算出部１５は、粒径の最小値に対応した印加電圧の電圧値及び極性を電圧制御部１１と結露検出部１６とに出力する（ステップＳ３）。今回の測定条件では粒径の最小値は０．６ｎｍである。このとき、電圧制御部１１が電圧源５の印加電圧を設定して、粒径の最小値に対応した印加電圧が外側導体２ｂに印加される（ステップＳ４）。なお外側導体２ｂに印加される電圧の極性は測定対象の帯電粒子の極性と同極性であり、負の帯電粒子を測定したい場合は外側導体２ｂに印加する電圧の極性を負極性とする。これによって、内側導体２ａから外側導体２ｂに電界が発生し、この電界により負の帯電粒子はグランドに接地された内側導体２ａに引き寄せられる。そして、電圧源５の印加電圧で設定された粒径以下の帯電粒子は内側導体２ａに取り込まれて、内側導体２ａと外側導体２ｂとの間に電流が流れるのである（ステップＳ５）。
【００８０】
内側導体２ａに取り込まれた帯電粒子によって電流が流れると、その電流値は電流計４によって測定される。電流計４の測定値は電流値取得部１２によって自動的に取得され、電流値取得部１２は取得した電流値を粒径算出部１５及び結露検出部１６に出力する（ステップＳ６）。
【００８１】
結露検出部１６は、入力部１３を用いて入力された測定条件から式（４）を用いて同心円筒状電極２に固有の静電容量Ｃ１を算出して、図示しない記憶部に記憶させる（ステップＳ７）。なお、静電容量Ｃ１を算出するステップＳ７の処理は、入力部１３を用いて測定条件が入力される毎に１回だけ行えば良く、以後は記憶部から静電容量Ｃ１の値を読み込めば良い。
【００８２】
また結露検出部１６は、粒径算出部１５から入力された印加電圧Ｖと、電流値取得部１２から取得した電流値ｉｓと、取得した時間ｔとから、上述の式（５）を用いて実際の静電容量Ｃ２を算出して、記憶部に記憶させ（ステップＳ８）、ステップＳ７で求めた固有の静電容量Ｃ１との比較により結露の有無を判断する（ステップＳ９）。つまり結露検出部１６は、同心円筒状電極２の形状および寸法から求めた固有の静電容量Ｃ１と、実際の静電容量Ｃ２とが一致しているか否かを判断し、一致していなければ（つまり静電容量Ｃ１，Ｃ２の差の絶対値が所定のしきい値を超えると）、結露の発生を示す結露検出信号を粒径算出部１５および暖気運転制御部１８に出力する（ステップＳ１０）。
【００８３】
ここで、粒径算出部１５は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、直ちに帯電粒子量の評価を停止し、電圧制御部１１により電圧源５の電圧をゼロにするとともに（ステップＳ１５）、図示しない記憶部に評価停止直前の印加電圧を記憶させる。
【００８４】
また、暖気運転制御部１８は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、暖気運転を開始するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力するとともに、ヒータ７に電源投入信号を出力する（ステップＳ１６）。このとき、気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された極性切換信号に応じて、電圧源６の極性を正から負に切り換え、吸気ファン３による気流発生方向を、帯電粒子量の評価時の気流発生方向と反対方向（つまり吸気ファン３から同心円筒状電極２側へと向かう方向）に切り換える（ステップＳ１７）。また、ヒータ７では、暖気運転制御部１８から電源投入信号が入力されると、電源が投入されて発熱し、周囲の空気を暖める（ステップＳ１８）。而して、ヒータ７により吸気ファン３の吸気側の空気が暖められるとともに、ヒータ７で暖められた空気が吸気ファン３に吸気されて、同心円筒状電極２の環状空間２ｃ内に送風されるので、同心円筒状電極２の内側導体２ａと外側導体２ｂとが暖められる（ステップＳ１９）。
【００８５】
その後、暖気運転の開始時から入力部１３で入力された暖気運転時間が経過すると、暖気運転制御部１８は暖気運転を停止するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力するとともに、ヒータ７に電源停止信号を出力し、さらに結露検出部１６に暖気終了信号を出力する（ステップＳ２０）。このとき、気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された極性切換信号に応じて、電圧源６の極性を負から正に切り換え、吸気ファン３による気流発生方向を、吸気ファン３より同心円筒状電極２側へ向かう方向から、帯電粒子量の評価時の気流発生方向に切り換える（ステップＳ２１）。また、ヒータ７では、暖気運転制御部１８から電源停止信号が入力されると、電源供給が停止され、空気の加熱を終了する（ステップＳ２２）。さらに、結露検出部１６は、暖気運転制御部１８から暖気終了信号が入力されると、結露検出信号の出力を停止し（ステップＳ２３）、図示しない記憶部に記憶されている評価停止直前の印加電圧を電圧制御部１１に出力し（ステップＳ２４）、上述のステップＳ４〜Ｓ９の処理に戻って結露の有無を再度検出する。この時、結露検出部１６が再び結露を検出して、結露検出信号を粒径算出部１５および暖気運転制御部１８に出力すると、暖気運転制御部１８により再度ステップＳ１０〜Ｓ２３の暖気運転の処理が行われる。
【００８６】
一方、ステップＳ９の判定で結露検出部１６が結露無しと判断し、結露の検出信号が粒径算出部１５に入力されなくなると、粒径算出部１５は、電流値取得部１２から入力された電流値ｉｓから、上述の式（３）を用いて最小粒径以下の帯電粒子の数を算出し、測定対象の帯電粒子の粒径および個数を記憶部（図示せず）に記憶させる（ステップＳ１１）。このとき、粒径算出部１５では測定対象の帯電粒子の粒径および個数を記憶部に記憶させるとともに、プリンタなどの出力装置（図示せず）に出力させても良い。
【００８７】
測定対象の帯電粒子の粒径と個数とを記憶部に記憶させると、粒径算出部１５では全ての測定範囲について測定を終了したか否かを判断し（ステップＳ１２）、測定が終わっていなければ、粒径を所定のスイープ幅だけ増加させた場合の印加電圧の電圧値及び極性を電圧制御部１１および結露検出部１６に出力した後（ステップＳ１３）、上述のステップＳ４〜Ｓ１１の処理を繰り返す。尚、０．６〜２ｎｍの粒径範囲ではスイープ幅を０．２ｎｍとしているので、最小粒径（０．６ｎｍ）の次は粒径が０．８ｎｍの時の印加電圧の電圧値を出力する。
【００８８】
本装置では上述の処理を行い、粒径を０．６ｎｍから２８ｎｍまで所定のスイープ幅ずつスイープさせる毎に、各々の粒径の設定値で上記の処理Ｓ４〜Ｓ１３を繰り返すことによって粒子数を算出して、粒径分布（粒径に対する個数の分布）を求めており、ステップＳ１２において全ての測定範囲で測定を終了したと判断されると、粒径算出部１５は粒径分布の算出結果を記憶部に記憶させるとともに、出力装置に測定結果を出力する（ステップＳ１４）。
【００８９】
以上説明したように本実施形態の帯電粒子量評価装置１では、結露検出部１６が内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露を検出すると、暖気運転制御部１８が暖気運転を行い、ヒータ７で暖めた空気を吸気ファン３により吸気して、同心円筒状電極２の環状空間２ｃ内に送風することで、内側導体２ａおよび外側導体２ｂの結露を取り除いており、暖気運転の結果、結露が検出されなくなると、粒径算出部１５により帯電粒子量の評価を行わせているので、より高い精度で帯電粒子量の評価を行うことができる。また結露検出部１６で結露が検出されなくなるまで、暖気運転制御部１８が暖気運転時間だけ暖気運転を行う動作を繰り返しているので、できるだけ短い時間で暖気運転から復帰して、帯電粒子量の評価を行えるようになっている。
【００９０】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について以下に説明する。実施形態２で説明した帯電粒子量評価装置１では、吸気ファン３の風量を一定風量としているが、本実施形態では、気流制御部１７に吸気ファン３の風量を変化させる機能を持たせ、暖気運転制御部１８が、暖気運転中に所定時間だけ、気流制御部１７を用いて吸気ファン３の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させている。尚、帯電粒子量評価装置１の構成は実施形態２と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００９１】
気流制御部１７では、暖気運転制御部１８からの入力信号の極性および電圧値に応じて、電圧源６の極性および電圧値を変化させることによって、吸気ファン３による気流発生方向や送風量を変化させている。
【００９２】
また暖気運転制御部１８は、実施形態２で説明した機能に加えて、暖気運転中に所定時間だけ、吸気ファン３の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させる信号を気流制御部１７に出力する機能を有している。
【００９３】
この帯電粒子量評価装置１の動作は、暖気運転時以外は実施形態２と同様であるので、その説明は省略し、暖気運転時の動作について図４を参照して以下に説明する。
【００９４】
結露検出部１６が、ステップＳ９の判定の結果結露ありと判断すると、結露の発生を示す結露検出信号を粒径算出部１５および暖気運転制御部１８に出力する（ステップＳ１０）。
【００９５】
ここで、粒径算出部１５は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、直ちに帯電粒子量の評価を停止し、電圧制御部１１により電圧源５の電圧をゼロにするとともに（ステップＳ１５）、図示しない記憶部に評価停止直前の印加電圧を記憶させる。
【００９６】
また、暖気運転制御部１８は、結露検出部１６から結露検出信号が入力されると、暖気運転を開始するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力するとともに、ヒータ７に電源投入信号を出力する（ステップＳ１６）。このとき、気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された極性切換信号に応じて、電圧源６の極性を正から負に切り換え、吸気ファン３による気流発生方向を、帯電粒子量の評価時の気流発生方向と反対方向に切り換える（ステップＳ１７）。また、ヒータ７では、暖気運転制御部１８から電源投入信号が入力されると、電源が投入されて発熱し、周囲の空気を暖める（ステップＳ１８）。而して、ヒータ７により吸気ファン３の吸気側の空気が暖められるとともに、ヒータ７で暖められた空気が吸気ファン３に吸気されて、同心円筒状電極２の環状空間２ｃ内に送風されるので、同心円筒状電極２の内側導体２ａと外側導体２ｂとが暖められる（ステップＳ１９）。
【００９７】
ここで、暖気運転制御部１８は、入力部１３により入力された暖気運転時間のうち所定時間（例えば暖気運転時間の２０％の時間）だけ、吸気ファン３の送風量（流量）を帯電粒子量評価時の送風量よりも大きい所定流量（例えば帯電粒子量評価時の５０％増の流量）に増加させる制御信号を気流制御部１７に出力する。そして気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された制御信号に応じて、所定時間だけ吸気ファン３の流量を所定流量に増加させるように電圧源６の印加電圧を制御する。そして、吸気ファン３は電圧源６の印加電圧に応じて流量を変化させており、暖気運転中に所定時間だけ送風量を所定流量に増加させ、所定時間の経過後は帯電粒子量評価時の流量に戻している。
【００９８】
その後、暖気運転の開始時から入力部１３で入力された暖気運転時間が経過すると、暖気運転制御部１８は暖気運転を停止するために、気流制御部１７に極性切換信号を出力するとともに、ヒータ７に電源停止信号を出力し、さらに結露検出部１６に暖気終了信号を出力する（ステップＳ２０）。このとき、気流制御部１７では、暖気運転制御部１８から入力された極性切換信号に応じて、電圧源６の極性を負から正に切り換え、吸気ファン３による気流発生方向を、吸気ファン３より同心円筒状電極２側へ向かう方向から、帯電粒子量の評価時の気流発生方向に切り換える（ステップＳ２１）。また、ヒータ７では、暖気運転制御部１８から電源停止信号が入力されると、電源供給が停止され、空気の加熱を終了する（ステップＳ２２）。さらに、結露検出部１６は、暖気運転制御部１８から暖気終了信号が入力されると、結露検出信号の出力を停止し（ステップＳ２３）、図示しない記憶部に記憶されている評価停止直前の印加電圧を電圧制御部１１に出力し（ステップＳ２４）、上述のステップＳ４〜Ｓ９の処理に戻って結露の有無を再度検出する。この時、結露検出部１６が再び結露を検出して、結露検出信号を粒径算出部１５および暖気運転制御部１８に出力すると、暖気運転制御部１８により再度ステップＳ１０〜Ｓ２３の暖気運転の処理が行われる。
【００９９】
このように本実施形態では、気流制御部１７に、吸気ファン３の送風量を変化させる機能を追加し、暖気運転制御部１８が、暖気運転中に所定時間だけ、気流制御部１７を用いて吸気ファン３の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させているので、温風を送風することで結露を取り除くとともに、帯電粒子量の評価時よりも流量の大きい層流を送風することで、内側導体２ａおよび外側導体２ｂに付着した塵や埃を吹き飛ばすことができ、より高い精度で帯電粒子量の評価を行うことができる。
【０１００】
なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施形態１の帯電粒子量評価装置の概略構成図である。
【図２】同上の動作を説明するフロー図である。
【図３】実施形態２の帯電粒子量評価装置の概略構成図である。
【図４】同上の動作を説明するフロー図である。
【図５】従来の帯電粒子量評価装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 帯電粒子量評価装置
２ 同心円筒状電極
２ａ 内側導体
２ｂ 外側導体
３ 吸気ファン（気流発生手段）
４ 電流計（電流測定手段）
５ 電圧源（電圧印加手段）
１０ コントローラ
１４ 演算処理部
１５ 粒径算出部（帯電粒子量評価手段）
１６ 結露検出部（結露検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の内側導体および内側導体よりも径の大きい円筒状の外側導体を同心に配置して構成された同心円筒状電極と、内側導体と外側導体との間の空間に同心円筒状電極の軸方向に層流を発生させる気流発生手段と、内側導体と外側導体との間に電圧を印加する電圧印加手段と、内側導体と外側導体との間に流れる電流を測定する電流測定手段と、層流の流路の壁面をなす内側導体および外側導体に発生する結露の有無を検出する結露検出手段と、当該結露検出手段により結露無しと検出された場合に、同心円筒状電極の形状および寸法と気流発生手段による層流の流量と電圧印加手段による印加電圧と電流測定手段の測定結果とに基づいて帯電粒子量を評価する帯電粒子量評価手段とを具備したことを特徴とする帯電粒子量評価装置。
【請求項２】
前記層流の流路の途中であって帯電粒子量の評価時の気流発生方向において前記同心円筒状電極よりも下流側に配置されて空気を加熱するヒータと、前記気流発生手段による気流発生方向の正逆を切り換える送風方向切換手段と、前記結露検出手段が結露を検出した場合に、ヒータで空気を加熱させるとともに送風方向切換手段を用いて気流発生手段による気流発生方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換える暖気運転を行う暖気運転制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の帯電粒子量評価装置。
【請求項３】
前記暖気運転制御手段は、前記結露検出手段により結露無しと検出されるまで暖気運転を継続することを特徴とする請求項２記載の帯電粒子量評価装置。
【請求項４】
前記気流発生手段の送風量を変化させる気流制御手段を設け、前記暖気運転制御手段は、暖気運転中に所定時間だけ、気流制御手段を用いて気流発生手段の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させることを特徴とする請求項２又は３記載の帯電粒子量評価装置。
【請求項５】
前記結露検出手段は、前記電流測定手段の測定結果より求めた前記同心円筒状電極に蓄えられる電荷量および前記電圧印加手段による印加電圧から求めた静電容量と、前記同心円筒状電極の形状および寸法から求めた静電容量とを比較し、両者の差の絶対値が所定のしきい値を超えることから結露の発生を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の帯電粒子量評価装置。
【請求項１】
円柱状の内側導体および内側導体よりも径の大きい円筒状の外側導体を同心に配置して構成された同心円筒状電極と、内側導体と外側導体との間の空間に同心円筒状電極の軸方向に層流を発生させる気流発生手段と、内側導体と外側導体との間に電圧を印加する電圧印加手段と、内側導体と外側導体との間に流れる電流を測定する電流測定手段と、層流の流路の壁面をなす内側導体および外側導体に発生する結露の有無を検出する結露検出手段と、当該結露検出手段により結露無しと検出された場合に、同心円筒状電極の形状および寸法と気流発生手段による層流の流量と電圧印加手段による印加電圧と電流測定手段の測定結果とに基づいて帯電粒子量を評価する帯電粒子量評価手段とを具備したことを特徴とする帯電粒子量評価装置。
【請求項２】
前記層流の流路の途中であって帯電粒子量の評価時の気流発生方向において前記同心円筒状電極よりも下流側に配置されて空気を加熱するヒータと、前記気流発生手段による気流発生方向の正逆を切り換える送風方向切換手段と、前記結露検出手段が結露を検出した場合に、ヒータで空気を加熱させるとともに送風方向切換手段を用いて気流発生手段による気流発生方向を帯電粒子量の評価時と反対方向に切り換える暖気運転を行う暖気運転制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の帯電粒子量評価装置。
【請求項３】
前記暖気運転制御手段は、前記結露検出手段により結露無しと検出されるまで暖気運転を継続することを特徴とする請求項２記載の帯電粒子量評価装置。
【請求項４】
前記気流発生手段の送風量を変化させる気流制御手段を設け、前記暖気運転制御手段は、暖気運転中に所定時間だけ、気流制御手段を用いて気流発生手段の送風量を帯電粒子量の評価時の送風量よりも大きい所定流量に増加させることを特徴とする請求項２又は３記載の帯電粒子量評価装置。
【請求項５】
前記結露検出手段は、前記電流測定手段の測定結果より求めた前記同心円筒状電極に蓄えられる電荷量および前記電圧印加手段による印加電圧から求めた静電容量と、前記同心円筒状電極の形状および寸法から求めた静電容量とを比較し、両者の差の絶対値が所定のしきい値を超えることから結露の発生を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の帯電粒子量評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１０２０３７（Ｐ２００８−１０２０３７Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８５３６０（Ｐ２００６−２８５３６０）
【出願日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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