粒子帯電装置
【課題】５０ｎｍ以下のナノ粒子に対しても高い帯電効率で帯電させることのできる粒子帯電装置を提供する。
【解決手段】この発明に係る粒子帯電装置は、アース電極３と、コロナ放電によりイオンを生成する放電電極４と、該放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極５と、該引き出し電極と前記アース電極との間の空間領域に粒子を供給する粒子供給手段６とを備えていることを特徴とする。
【解決手段】この発明に係る粒子帯電装置は、アース電極３と、コロナ放電によりイオンを生成する放電電極４と、該放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極５と、該引き出し電極と前記アース電極との間の空間領域に粒子を供給する粒子供給手段６とを備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ナノ粒子等の粒子を高い帯電効率で帯電させることのできる粒子帯電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車排出ガス規制が強化されたことを受けて、エンジンの新燃焼技術の開発、燃料の改良、触媒技術の進歩が進み、自動車から排出される粒子状物質の重量濃度は低減されてきている。
【０００３】
しかし、その一方で、自動車排出ガス中に含まれる５０ｎｍ以下のナノ粒子は、低減対策がなされておらず、逆にその個数濃度と表面積濃度は増加する傾向にある。特に、ディーゼル車から排出される約２０ｎｍを粒径の中心としたナノ粒子群（ｎｕｃｌｅｉモード）は、粒子個数では排出粒子全体の９０％以上を占めている。また、このようなナノ粒子は、０．１μｍ以上の粒子とは異なり、人間の肺の肺胞の奥深くまで到達して血液中に直接に入ると言われており、これにより深刻な健康被害をもたらすことが指摘されており、重大な問題となっている。このような背景から、自動車排出ガス中に含まれるナノ粒子の個数濃度基準での粒径分布を計測する必要性が高まってきている。しかし、ナノ粒子は、その粒径が非常に小さいので、現状の排出ガス中粒子状物質測定法のように粒子を集塵フィルターで捕集してその重量を測定する手法を用いても、測定誤差が大き過ぎて正確な測定は到底できなかった。
【０００４】
現在、小さい粒径の微粒子でも精度良くその粒径分布を測定できる装置としては、微分型電気移動度分析装置（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｚｅｒ；略語「ＤＭＡ」）が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２６１９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記微分型電気移動度分析装置では、測定に際し、測定対象の粒子を帯電（荷電）させることが必要である。従来は、粒子を帯電させるために、半減期数十年と言われているＡｍ（アメリシウム）から発せられるα線が用いられていたのであるが（特許文献１参照）、この手法では粒子の粒径が小さくなるのに伴って帯電効率が顕著に低下する傾向があり、特に５０ｎｍ以下のナノ粒子への適用においては帯電効率は非常に低かった。
【０００６】
また、Ａｍ（アメリシウム）から発せられるα線は放射線であるので、健康面から、その使用は回避されることが望ましいことは言うまでもない。
【０００７】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、５０ｎｍ以下のナノ粒子に対しても高い帯電効率で帯電させることのできる粒子帯電装置及び５０ｎｍ以下のナノ粒子についても精度良くその粒径分布を測定することのできる微分型電気移動度分析装置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】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【０００９】
［１］アース電極と、
コロナ放電によりイオンを生成する放電電極と、
該放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極と、
該引き出し電極と前記アース電極との間の空間に粒子を供給する粒子供給手段とを備えていることを特徴とする粒子帯電装置。
【００１０】
［２］筒状容器と、
該筒状容器内における径方向の中心部に配置されたアース電極と、
前記筒状容器内における前記アース電極より径方向外方の位置に配置された、コロナ放電によりイオンを生成する放電電極と、
前記筒状容器内における前記放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極と、
該引き出し電極と前記アース電極との間の空間に粒子を供給する粒子供給手段とを備えていることを特徴とする粒子帯電装置。
【００１１】
［３］前記放電電極が複数個設けられ、これら複数の放電電極は、前記筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている前項２に記載の粒子帯電装置。
【００１２】
［４］前記放電電極が少なくとも４個設けられ、これら放電電極は、前記筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている前項２に記載の粒子帯電装置。
【００１３】
［５］前記放電電極と前記筒状容器との間に、断面形状が略コの字状の干渉防止用カバーが配置され、前記放電電極は、前記干渉防止用カバーの中空部内に配置されている前項３または４に記載の粒子帯電装置。
【００１４】
［６］前記干渉防止用カバーは断面形状が略コの字状の長尺体からなり、該カバーの長さ方向と前記筒状容器の軸線方向が略平行状になるように配置され、前記干渉防止用カバーにその長さ方向に沿って離間して複数個のガス導入孔が形成されている前項５に記載の粒子帯電装置。
【００１５】
［７］前記粒子供給手段によって前記筒状容器の軸線方向の一端側から粒子が供給されるものとなされる一方、帯電された粒子は前記筒状容器の軸線方向の他端側から排出されるものとなされている前項２〜６のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【００１６】
［８］前記多孔状の引き出し電極として、導電性多孔状シートからなる筒状体が用いられている前項２〜７のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【００１７】
［９］前記放電電極としてワイヤ電極が用いられている前項１〜８のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【００１８】
［１０］前記アース電極としてワイヤ電極が用いられている前項１〜９のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【００１９】
［１１］前項１〜１０のいずれか１項に記載の粒子帯電装置を備えていることを特徴とする微分型電気移動度分析装置。
【発明の効果】
【００２０】
［１］の発明では、コロナ放電により放電電極近傍にプラスイオン及びマイナスイオンが生成し、生成したマイナスイオンの多くはプラス電位の放電電極の近くに留まる一方、生成したマイナスイオンの一部及び生成したプラスイオンは、多孔状の引き出し電極に向かうのであるが、この時、マイナスイオンは、プラス電位の引き出し電極によって通過が阻止されるのに対し、プラスイオンは、多孔状の引き出し電極を通過してアース電極に向かうものとなるので、引き出し電極とアース電極との間の空間領域にプラスイオンを高密度に存在させることができる。しかして、粒子供給手段によって引き出し電極とアース電極との間の空間領域に粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）を供給することで、粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）を高い帯電効率で帯電させることができる。
【００２１】
［２］の発明では、コロナ放電により放電電極近傍にプラスイオン及びマイナスイオンが生成し、生成したマイナスイオンの多くはプラス電位の放電電極の近くに留まる一方、生成したマイナスイオンの一部及び生成したプラスイオンは、多孔状の引き出し電極に向かうのであるが、この時、マイナスイオンは、プラス電位の引き出し電極によって通過が阻止されるのに対し、プラスイオンは、多孔状の引き出し電極を通過してアース電極に向かうものとなるので、引き出し電極とアース電極との間の空間領域にプラスイオンを高密度に存在させることができる。しかして、粒子供給手段によって引き出し電極とアース電極との間の空間領域に粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）を供給することで、粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）を高い帯電効率で帯電させることができる。更に、アース電極、放電電極及び引き出し電極を収容する容器が筒状であるので、収容容器内において容器軸線方向に沿って安定した粒子の供給流れを実現することができ、ひいては粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）をより高い帯電効率で帯電させることが可能となる。
【００２２】
［３］の発明では、複数の放電電極が、筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されており、これら複数の放電電極からのプラスイオンを多孔状の引き出し電極を介してアース電極に集中させることができるので、即ち引き出し電極とアース電極との間の空間領域にプラスイオンをより高密度に存在させることができるので、粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）をより高い帯電効率で帯電させることができる。
【００２３】
［４］の発明では、少なくとも４個の放電電極が、筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されており、これら４個以上の放電電極からのプラスイオンを多孔状の引き出し電極を介してアース電極に集中させることができるので、即ち引き出し電極とアース電極との間の空間領域にプラスイオンをより一層高密度に存在させることができるので、粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）をより一層高い帯電効率で帯電させることができる。
【００２４】
［５］の発明では、各放電電極は、断面形状が略コの字状の干渉防止用カバーの中空部内に配置されているから、放電電極同士の相互干渉を防止できると共に、放電電極から容器等の他の部位への不要な放電も防止することができる。
【００２５】
［６］の発明では、干渉防止用カバーは断面形状が略コの字状の長尺体からなり、該カバーの長さ方向と筒状容器の軸線方向が略平行状になるように配置され、干渉防止用カバーにその長さ方向に沿って離間して複数個のガス導入孔が形成されているから、放電電極を取り囲む干渉防止用カバーの中空部内におけるガス濃度（例えば窒素ガス濃度）を増大させることができ、これによりコロナ放電効率を向上させることができ、ひいては粒子の帯電効率をさらに向上させることができる。
【００２６】
［７］の発明では、粒子供給手段によって筒状容器の軸線方向の一端側から粒子が供給されるものとなされる一方、帯電された粒子は筒状容器の軸線方向の他端側から排出されるものとなされているから、筒状容器内において容器軸線方向に沿った十分に安定した粒子の供給流れを実現することができ、ひいては粒子の帯電効率をさらに高めることが可能となる。
【００２７】
［８］の発明では、多孔状の引き出し電極として導電性多孔状シートからなる筒状体が用いられているから、プラスイオンの通過を十分に許容しつつ、マイナスイオンの通過を十分に阻止することができる。
【００２８】
［９］の発明では、放電電極としてワイヤ電極が用いられており、例えば針電極を用いる場合と比べて放電効率を向上させることができるので、粒子の帯電効率をさらに高めることができる。
【００２９】
［１０］の発明では、アース電極としてワイヤ電極が用いられているので、安定した粒子の供給流れを阻害することがなく、粒子の帯電を安定状態に実現することができる。
【００３０】
［１１］の発明に係る微分型電気移動度分析装置（ＤＭＡ）は、本発明の粒子帯電装置を備えているから、５０ｎｍ以下のナノ粒子であっても高い帯電効率で帯電させることができ、これにより５０ｎｍ以下のナノ粒子についても精度高くその粒径分布を測定することができる。即ち、高感度なナノ粒子個数濃度計測が可能になる。
【００３１】
なお、上記［１］〜［１１］の各発明の説明においては、放電電極及び引き出し電極にプラス電位を印加することによって、プラスイオンをアース電極に向かわせて粒子をプラスに帯電させる場合を例に説明したが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば本発明の粒子帯電装置を用いて粒子をマイナスに帯電させる場合には、放電電極及び引き出し電極にマイナス電位を印加すれば良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１に、この発明に係る粒子帯電装置（１）の一実施形態を示す。図２は、この粒子帯電装置（１）の主要部を示す模式的切断端面図（容器の軸線方向を含む面で切断した切断端面図）であり、図３は、この粒子帯電装置（１）の主要部を示す模式的切断端面図（容器の軸線方向に直交する面で切断した切断端面図）である。
【００３３】
前記粒子帯電装置（１）は、図２、３に示すように、円筒形状の筒状容器（２）と、該筒状容器（２）内に配置されたアース電極（３）と、前記筒状容器（２）内に配置された放電電極（４）と、前記筒状容器（２）内に配置された多孔状の引き出し電極（５）と、該引き出し電極（５）と前記アース電極（３）との間の空間領域に粒子（Ｐ）を供給する粒子供給手段（６）とを備えてなる。
【００３４】
前記アース電極（３）は、前記筒状容器（２）内における径方向の中心部に配置されている。本実施形態では、前記アース電極（３）としてワイヤ電極が用いられているが、特にこのような構成に限定されるものではない。このワイヤ電極からなるアース電極（３）が、前記筒状容器（２）内における径方向の中心部に且つ容器（２）の軸線方向に沿って配置されている（図２、３参照）。このアース電極（３）は、通常、０又は０に近い電位に設定される。前記アース電極（３）を構成するワイヤ電極としては、特に限定されるものではないが、例えばステンレスワイヤなどが挙げられる。
【００３５】
前記放電電極（４）は、コロナ放電によりイオンを生成する電極であり、この放電電極（４）は、前記筒状容器（２）内における前記アース電極（３）より径方向外方の位置に配置されている（図３参照）。本実施形態では、４個の放電電極（４）が用いられ、これら放電電極（４）は、前記筒状容器（２）内における周方向に沿って互いに略均等間隔で配置されている（図３参照）。また、本実施形態では、前記放電電極（４）としてワイヤ電極が用いられているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば針電極でも良い。このワイヤ電極からなる放電電極（４）は、前記筒状容器（２）の軸線方向に沿って配置されている（図２参照）。前記放電電極（４）を構成するワイヤ電極としては、特に限定されるものではないが、例えばステンレスワイヤ等が挙げられる。
【００３６】
前記多孔状引き出し電極（５）は、図２、３に示すように、前記筒状容器（２）内における前記放電電極（４）と前記アース電極（２）との間にこれら両電極（４）（２）と離間して配置されている。本実施形態では、前記引き出し電極（５）として導電性メッシュシートからなる筒状体（図５参照）が用いられているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば導電性パンチングシートからなる筒状体を用いても良い。前記導電性メッシュシートとしては、特に限定されるものではないが、例えばステンレスメッシュシート等の金属メッシュシートなどが挙げられる。このように、前記引き出し電極（５）としては、導電性多孔状シートからなる筒状体を用いるのが好ましいが、特にこのような筒状形状に限定されるものではない。
【００３７】
前記粒子供給手段（６）は、前記引き出し電極（５）と前記アース電極（３）との間の空間領域に粒子（Ｐ）を供給する装置であり、例えば粒子（Ｐ）を送流するためのファンを備えた構成のもの等を例示できる。
【００３８】
更に、本実施形態では、次のような構成も備えている。即ち、図３に示すように、前記放電電極（４）と前記筒状容器（２）の壁面との間に、断面形状がコの字状の長尺体からなる干渉防止用カバー（７）が配置されている。このカバー（７）の長さ方向と前記筒状容器（２）の軸線方向とが略平行になるように配置されている。また、この干渉防止用カバー（７）の中空部内に前記放電電極（４）が位置するように配置されている（図３参照）。また、前記断面コの字状の干渉防止用カバー（７）の開口部が前記アース電極（２）に臨むように配置されている（図３参照）。また、前記干渉防止用カバー（７）には、図４に示すように、その長さ方向に沿って互いに離間して複数個のガス導入孔（８）が形成されている。
【００３９】
前記カバー（７）のガス導入孔（８）には、図１に示すように、ガス供給管（１３）が接続されている。このガス供給管（１３）から前記ガス導入孔（８）を介して前記カバー（７）の中空部内にガス（例えば窒素ガス）が供給されるものとなされている。
【００４０】
なお、図１において、（２１）は、引き出し電極（５）に電圧を印加するための電源であり、（２２）は、放電電極（４）に電圧を印加するための電源である。また、図１において、（１１）は、粒子導入管であり、（１２）は粒子排出管である。前記粒子導入管（１１）の他端は、前記粒子供給手段（６）に接続されている。
【００４１】
しかして、上記粒子帯電装置（１）の放電電極（４）に例えば約９ｋＶ程度の電圧を印加すると共に前記引き出し電極（５）に例えば約５００Ｖ程度の電圧を印加し、前記粒子供給手段（６）によって前記粒子導入管（１１）を介して前記筒状容器（２）内に粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）（Ｐ）を容器（２）の軸線方向の一端側から他端側に向けて送流すると、前記放電電極（４）のコロナ放電により該放電電極（４）の近傍にプラスイオン及びマイナスイオンが生成する。この時、生成したマイナスイオンの多くはプラス電位の放電電極（４）の近くに留まる一方、生成したマイナスイオンの一部及び生成したプラスイオンは、引き出し電極（５）に向かうのであるが、マイナスイオンは、プラス電位の引き出し電極（５）によって通過が阻止されるのに対し、プラスイオンは、多孔状の引き出し電極（５）を通過してアース電極（３）に向かうものとなるので、引き出し電極（５）とアース電極（３）との間の空間領域にプラスイオンを高密度に存在させることができる（図２、３参照）。ここで、前記粒子供給手段（６）によって引き出し電極（５）とアース電極（３）との間の空間領域に粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）（Ｐ）が送流されているので、この高密度のプラスイオンによって該粒子（Ｐ）を高い帯電効率で帯電させることができる。
【００４２】
また、４個の放電電極（４）が、筒状容器（２）内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されているので、これら複数の放電電極（４）からプラスイオンを多孔状の引き出し電極（５）を介して中心部のアース電極（３）に集中させることができ、即ち引き出し電極（５）とアース電極（３）との間の空間領域にプラスイオンをより一層高密度に存在させることができ、これにより粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）（Ｐ）をより一層高い帯電効率で帯電させることができる。
【００４３】
更に、各放電電極（４）は、干渉防止用カバー（７）の中空部内に配置されているから、放電電極（４）同士の相互干渉を防止できると共に、放電電極（４）から容器（２）等の他の部位への不要な放電も防止することができる。
【００４４】
加えて、前記干渉防止用カバー（７）にその長さ方向に沿って離間して複数個のガス導入孔（８）が形成されており、前記ガス供給管（１３）、前記ガス導入孔（８）を介してコロナ放電用のガス（窒素ガス等）が前記干渉防止用カバー（７）の中空部内に供給されるので、放電電極（４）を取り囲んでいる干渉防止用カバー（７）の中空部内におけるガス濃度（例えば窒素ガス濃度）を増大させることができ、これによりイオン発生効率を向上させることができ、ひいては粒子（Ｐ）の帯電効率をさらに向上させることができる。なお、コロナ放電用のガスが窒素ガスである場合には、前記プラスイオンは窒素正イオンであり、前記マイナスイオンは電子である。また、コロナ放電用のガスとしては、窒素ガスが好適であるが、特にこれに限定されるものではない。
【００４５】
この発明において、前記放電電極（４）と前記引き出し電極（５）の間隔（ｄ）は、特に限定されるものではないが、３〜１０ｍｍに設定されるのが好ましい。また、前記引き出し電極（５）と前記アース電極（３）の間隔（ｔ）は、特に限定されるものではないが、５〜１５ｍｍに設定されるのが好ましい。
【００４６】
また、前記粒子供給手段（６）によって筒状容器（２）内に供給される粒子（帯電対象の粒子）としては、特に限定されるものではないが、例えば自動車排出ガス、大気中の空気（浮遊粒子を含む空気）等が挙げられる。
【００４７】
また、上記実施形態では、干渉防止用カバー（７）としては、断面形状がコの字状のものが用いられていたが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば図６（ａ）に示すように断面形状が略半円弧状であっても良いし、図６（ｂ）に示すように断面形状が一部に開口を有する多角形状であっても良いし、或いは図６（ｃ）に示すように断面形状が略半楕円状であっても良い。本願の特許請求の範囲及び明細書において「略コの字状」の語は、このような図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した構成をも包含する意味で用いているものである。
【実施例】
【００４８】
次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち１本のみに種々の放電電圧（０ｋＶ、２ｋＶ、４ｋＶ、６ｋＶ、８ｋＶ、９．３ｋＶ）を印加し、引き出し電極（５）に０Ｖの電圧を印加すると共に、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図７に示す。
【００５０】
＜実施例２＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち対向する２本の放電電極に種々の放電電圧（０ｋＶ、２ｋＶ、４ｋＶ、６ｋＶ、８ｋＶ、９．３ｋＶ）を印加し、引き出し電極（５）に０Ｖの電圧を印加すると共に、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図７に示す。
【００５１】
図７から、放電電圧が大きくなるほど発生イオン電流値が増大していることがわかる。放電電圧が９．３ｋＶであるときに最も高いイオン電流値を示した。９．３ｋＶを超えた放電電圧にすると異常放電が起こりやすくなり、４ｋＶより小さい放電電圧ではコロナ放電が生じ難くなるので、放電電圧は４〜９．３ｋＶの範囲に設定するのが好ましい。また、図７における実施例１と実施例２のデータの対比から明らかなように、対向する２本の放電電極を用いた実施例２の方が、１本の放電電極を用いた実施例１よりも格段に高いイオン電流値が得られた。
【００５２】
＜実施例３＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち対向する２本の放電電極に９．３ｋＶの放電電圧を印加し、引き出し電極（５）に種々の電圧（０Ｖ、５０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖ、２００Ｖ、２５０Ｖ、３００Ｖ、３５０Ｖ、４００Ｖ、４５０Ｖ、５００Ｖ、５５０Ｖ、６００Ｖ、６５０Ｖ）を印加すると共に、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図８に示す。
【００５３】
図８から、引き出し電圧が大きくなるほど発生イオン電流値が増大していることがわかる。引き出し電圧が５５０Ｖのときに発生イオン電流値の極大ピークが現れた。これは引き出し電圧を高くし過ぎると、放電電極がイオンを反発してしまうためと考えられる。
【００５４】
＜実施例４＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち１本のみに９．３ｋＶの放電電圧を印加し、引き出し電極（５）に２００Ｖの電圧を印加すると共に、干渉防止用カバー（７）のガス導入孔（８）から窒素ガスを種々の流量（０、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０Ｌ／分）で該カバー内に送流し、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図９に示す。
【００５５】
＜実施例５＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち対向する２本の放電電極に９．３ｋＶの放電電圧を印加し、引き出し電極（５）に２００Ｖの電圧を印加すると共に、干渉防止用カバー（７）のガス導入孔（８）から窒素ガスを種々の流量（０、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０Ｌ／分）で該カバー内に送流し、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図９に示す。
【００５６】
図９から、窒素ガス流量が大きくなるほど発生イオン電流値が増大していることがわかる。また、図９における実施例４と実施例５のデータの対比から明らかなように、対向する２本の放電電極を用いた実施例５の方が、１本の放電電極を用いた実施例４よりも格段に高いイオン電流値が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
この発明の粒子帯電装置は、微分型電気移動度分析装置用の粒子帯電装置として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。また、この発明の粒子帯電装置を用いれば、５０ｎｍ以下のナノ粒子も含めて粒子を高い帯電効率で帯電させることができるので、該帯電粒子を静電的に捕捉することにより、例えば環境中の浮遊粒子を効率良く浄化することも可能になる。即ち、環境浄化にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明に係る粒子帯電装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の粒子帯電装置の主要部を示す模式的切断端面図（容器の軸線方向を含む面で切断した切断端面図）である。
【図３】図１の粒子帯電装置の主要部を示す模式的切断端面図（容器の軸線方向に直交する面で切断した切断端面図）である。
【図４】干渉防止用カバーの一例を示す斜視図である。
【図５】引き出し電極の一例を示す斜視図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）いずれも干渉防止用カバーの断面形状の変形例を示す断面図である。
【図７】実施例１及び実施例２で得られたデータをプロットしたグラフである。
【図８】実施例３で得られたデータをプロットしたグラフである。
【図９】実施例４及び実施例５で得られたデータをプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１…粒子帯電装置
２…筒状容器
３…アース電極
４…放電電極
５…引き出し電極
６…粒子供給手段
７…干渉防止用カバー
８…ガス導入孔
Ｐ…粒子
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ナノ粒子等の粒子を高い帯電効率で帯電させることのできる粒子帯電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車排出ガス規制が強化されたことを受けて、エンジンの新燃焼技術の開発、燃料の改良、触媒技術の進歩が進み、自動車から排出される粒子状物質の重量濃度は低減されてきている。
【０００３】
しかし、その一方で、自動車排出ガス中に含まれる５０ｎｍ以下のナノ粒子は、低減対策がなされておらず、逆にその個数濃度と表面積濃度は増加する傾向にある。特に、ディーゼル車から排出される約２０ｎｍを粒径の中心としたナノ粒子群（ｎｕｃｌｅｉモード）は、粒子個数では排出粒子全体の９０％以上を占めている。また、このようなナノ粒子は、０．１μｍ以上の粒子とは異なり、人間の肺の肺胞の奥深くまで到達して血液中に直接に入ると言われており、これにより深刻な健康被害をもたらすことが指摘されており、重大な問題となっている。このような背景から、自動車排出ガス中に含まれるナノ粒子の個数濃度基準での粒径分布を計測する必要性が高まってきている。しかし、ナノ粒子は、その粒径が非常に小さいので、現状の排出ガス中粒子状物質測定法のように粒子を集塵フィルターで捕集してその重量を測定する手法を用いても、測定誤差が大き過ぎて正確な測定は到底できなかった。
【０００４】
現在、小さい粒径の微粒子でも精度良くその粒径分布を測定できる装置としては、微分型電気移動度分析装置（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｚｅｒ；略語「ＤＭＡ」）が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２６１９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記微分型電気移動度分析装置では、測定に際し、測定対象の粒子を帯電（荷電）させることが必要である。従来は、粒子を帯電させるために、半減期数十年と言われているＡｍ（アメリシウム）から発せられるα線が用いられていたのであるが（特許文献１参照）、この手法では粒子の粒径が小さくなるのに伴って帯電効率が顕著に低下する傾向があり、特に５０ｎｍ以下のナノ粒子への適用においては帯電効率は非常に低かった。
【０００６】
また、Ａｍ（アメリシウム）から発せられるα線は放射線であるので、健康面から、その使用は回避されることが望ましいことは言うまでもない。
【０００７】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、５０ｎｍ以下のナノ粒子に対しても高い帯電効率で帯電させることのできる粒子帯電装置及び５０ｎｍ以下のナノ粒子についても精度良くその粒径分布を測定することのできる微分型電気移動度分析装置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】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【０００９】
［１］アース電極と、
コロナ放電によりイオンを生成する放電電極と、
該放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極と、
該引き出し電極と前記アース電極との間の空間に粒子を供給する粒子供給手段とを備えていることを特徴とする粒子帯電装置。
【００１０】
［２］筒状容器と、
該筒状容器内における径方向の中心部に配置されたアース電極と、
前記筒状容器内における前記アース電極より径方向外方の位置に配置された、コロナ放電によりイオンを生成する放電電極と、
前記筒状容器内における前記放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極と、
該引き出し電極と前記アース電極との間の空間に粒子を供給する粒子供給手段とを備えていることを特徴とする粒子帯電装置。
【００１１】
［３］前記放電電極が複数個設けられ、これら複数の放電電極は、前記筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている前項２に記載の粒子帯電装置。
【００１２】
［４］前記放電電極が少なくとも４個設けられ、これら放電電極は、前記筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている前項２に記載の粒子帯電装置。
【００１３】
［５］前記放電電極と前記筒状容器との間に、断面形状が略コの字状の干渉防止用カバーが配置され、前記放電電極は、前記干渉防止用カバーの中空部内に配置されている前項３または４に記載の粒子帯電装置。
【００１４】
［６］前記干渉防止用カバーは断面形状が略コの字状の長尺体からなり、該カバーの長さ方向と前記筒状容器の軸線方向が略平行状になるように配置され、前記干渉防止用カバーにその長さ方向に沿って離間して複数個のガス導入孔が形成されている前項５に記載の粒子帯電装置。
【００１５】
［７］前記粒子供給手段によって前記筒状容器の軸線方向の一端側から粒子が供給されるものとなされる一方、帯電された粒子は前記筒状容器の軸線方向の他端側から排出されるものとなされている前項２〜６のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【００１６】
［８］前記多孔状の引き出し電極として、導電性多孔状シートからなる筒状体が用いられている前項２〜７のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【００１７】
［９］前記放電電極としてワイヤ電極が用いられている前項１〜８のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【００１８】
［１０］前記アース電極としてワイヤ電極が用いられている前項１〜９のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【００１９】
［１１］前項１〜１０のいずれか１項に記載の粒子帯電装置を備えていることを特徴とする微分型電気移動度分析装置。
【発明の効果】
【００２０】
［１］の発明では、コロナ放電により放電電極近傍にプラスイオン及びマイナスイオンが生成し、生成したマイナスイオンの多くはプラス電位の放電電極の近くに留まる一方、生成したマイナスイオンの一部及び生成したプラスイオンは、多孔状の引き出し電極に向かうのであるが、この時、マイナスイオンは、プラス電位の引き出し電極によって通過が阻止されるのに対し、プラスイオンは、多孔状の引き出し電極を通過してアース電極に向かうものとなるので、引き出し電極とアース電極との間の空間領域にプラスイオンを高密度に存在させることができる。しかして、粒子供給手段によって引き出し電極とアース電極との間の空間領域に粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）を供給することで、粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）を高い帯電効率で帯電させることができる。
【００２１】
［２］の発明では、コロナ放電により放電電極近傍にプラスイオン及びマイナスイオンが生成し、生成したマイナスイオンの多くはプラス電位の放電電極の近くに留まる一方、生成したマイナスイオンの一部及び生成したプラスイオンは、多孔状の引き出し電極に向かうのであるが、この時、マイナスイオンは、プラス電位の引き出し電極によって通過が阻止されるのに対し、プラスイオンは、多孔状の引き出し電極を通過してアース電極に向かうものとなるので、引き出し電極とアース電極との間の空間領域にプラスイオンを高密度に存在させることができる。しかして、粒子供給手段によって引き出し電極とアース電極との間の空間領域に粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）を供給することで、粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）を高い帯電効率で帯電させることができる。更に、アース電極、放電電極及び引き出し電極を収容する容器が筒状であるので、収容容器内において容器軸線方向に沿って安定した粒子の供給流れを実現することができ、ひいては粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）をより高い帯電効率で帯電させることが可能となる。
【００２２】
［３］の発明では、複数の放電電極が、筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されており、これら複数の放電電極からのプラスイオンを多孔状の引き出し電極を介してアース電極に集中させることができるので、即ち引き出し電極とアース電極との間の空間領域にプラスイオンをより高密度に存在させることができるので、粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）をより高い帯電効率で帯電させることができる。
【００２３】
［４］の発明では、少なくとも４個の放電電極が、筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されており、これら４個以上の放電電極からのプラスイオンを多孔状の引き出し電極を介してアース電極に集中させることができるので、即ち引き出し電極とアース電極との間の空間領域にプラスイオンをより一層高密度に存在させることができるので、粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）をより一層高い帯電効率で帯電させることができる。
【００２４】
［５］の発明では、各放電電極は、断面形状が略コの字状の干渉防止用カバーの中空部内に配置されているから、放電電極同士の相互干渉を防止できると共に、放電電極から容器等の他の部位への不要な放電も防止することができる。
【００２５】
［６］の発明では、干渉防止用カバーは断面形状が略コの字状の長尺体からなり、該カバーの長さ方向と筒状容器の軸線方向が略平行状になるように配置され、干渉防止用カバーにその長さ方向に沿って離間して複数個のガス導入孔が形成されているから、放電電極を取り囲む干渉防止用カバーの中空部内におけるガス濃度（例えば窒素ガス濃度）を増大させることができ、これによりコロナ放電効率を向上させることができ、ひいては粒子の帯電効率をさらに向上させることができる。
【００２６】
［７］の発明では、粒子供給手段によって筒状容器の軸線方向の一端側から粒子が供給されるものとなされる一方、帯電された粒子は筒状容器の軸線方向の他端側から排出されるものとなされているから、筒状容器内において容器軸線方向に沿った十分に安定した粒子の供給流れを実現することができ、ひいては粒子の帯電効率をさらに高めることが可能となる。
【００２７】
［８］の発明では、多孔状の引き出し電極として導電性多孔状シートからなる筒状体が用いられているから、プラスイオンの通過を十分に許容しつつ、マイナスイオンの通過を十分に阻止することができる。
【００２８】
［９］の発明では、放電電極としてワイヤ電極が用いられており、例えば針電極を用いる場合と比べて放電効率を向上させることができるので、粒子の帯電効率をさらに高めることができる。
【００２９】
［１０］の発明では、アース電極としてワイヤ電極が用いられているので、安定した粒子の供給流れを阻害することがなく、粒子の帯電を安定状態に実現することができる。
【００３０】
［１１］の発明に係る微分型電気移動度分析装置（ＤＭＡ）は、本発明の粒子帯電装置を備えているから、５０ｎｍ以下のナノ粒子であっても高い帯電効率で帯電させることができ、これにより５０ｎｍ以下のナノ粒子についても精度高くその粒径分布を測定することができる。即ち、高感度なナノ粒子個数濃度計測が可能になる。
【００３１】
なお、上記［１］〜［１１］の各発明の説明においては、放電電極及び引き出し電極にプラス電位を印加することによって、プラスイオンをアース電極に向かわせて粒子をプラスに帯電させる場合を例に説明したが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば本発明の粒子帯電装置を用いて粒子をマイナスに帯電させる場合には、放電電極及び引き出し電極にマイナス電位を印加すれば良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１に、この発明に係る粒子帯電装置（１）の一実施形態を示す。図２は、この粒子帯電装置（１）の主要部を示す模式的切断端面図（容器の軸線方向を含む面で切断した切断端面図）であり、図３は、この粒子帯電装置（１）の主要部を示す模式的切断端面図（容器の軸線方向に直交する面で切断した切断端面図）である。
【００３３】
前記粒子帯電装置（１）は、図２、３に示すように、円筒形状の筒状容器（２）と、該筒状容器（２）内に配置されたアース電極（３）と、前記筒状容器（２）内に配置された放電電極（４）と、前記筒状容器（２）内に配置された多孔状の引き出し電極（５）と、該引き出し電極（５）と前記アース電極（３）との間の空間領域に粒子（Ｐ）を供給する粒子供給手段（６）とを備えてなる。
【００３４】
前記アース電極（３）は、前記筒状容器（２）内における径方向の中心部に配置されている。本実施形態では、前記アース電極（３）としてワイヤ電極が用いられているが、特にこのような構成に限定されるものではない。このワイヤ電極からなるアース電極（３）が、前記筒状容器（２）内における径方向の中心部に且つ容器（２）の軸線方向に沿って配置されている（図２、３参照）。このアース電極（３）は、通常、０又は０に近い電位に設定される。前記アース電極（３）を構成するワイヤ電極としては、特に限定されるものではないが、例えばステンレスワイヤなどが挙げられる。
【００３５】
前記放電電極（４）は、コロナ放電によりイオンを生成する電極であり、この放電電極（４）は、前記筒状容器（２）内における前記アース電極（３）より径方向外方の位置に配置されている（図３参照）。本実施形態では、４個の放電電極（４）が用いられ、これら放電電極（４）は、前記筒状容器（２）内における周方向に沿って互いに略均等間隔で配置されている（図３参照）。また、本実施形態では、前記放電電極（４）としてワイヤ電極が用いられているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば針電極でも良い。このワイヤ電極からなる放電電極（４）は、前記筒状容器（２）の軸線方向に沿って配置されている（図２参照）。前記放電電極（４）を構成するワイヤ電極としては、特に限定されるものではないが、例えばステンレスワイヤ等が挙げられる。
【００３６】
前記多孔状引き出し電極（５）は、図２、３に示すように、前記筒状容器（２）内における前記放電電極（４）と前記アース電極（２）との間にこれら両電極（４）（２）と離間して配置されている。本実施形態では、前記引き出し電極（５）として導電性メッシュシートからなる筒状体（図５参照）が用いられているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば導電性パンチングシートからなる筒状体を用いても良い。前記導電性メッシュシートとしては、特に限定されるものではないが、例えばステンレスメッシュシート等の金属メッシュシートなどが挙げられる。このように、前記引き出し電極（５）としては、導電性多孔状シートからなる筒状体を用いるのが好ましいが、特にこのような筒状形状に限定されるものではない。
【００３７】
前記粒子供給手段（６）は、前記引き出し電極（５）と前記アース電極（３）との間の空間領域に粒子（Ｐ）を供給する装置であり、例えば粒子（Ｐ）を送流するためのファンを備えた構成のもの等を例示できる。
【００３８】
更に、本実施形態では、次のような構成も備えている。即ち、図３に示すように、前記放電電極（４）と前記筒状容器（２）の壁面との間に、断面形状がコの字状の長尺体からなる干渉防止用カバー（７）が配置されている。このカバー（７）の長さ方向と前記筒状容器（２）の軸線方向とが略平行になるように配置されている。また、この干渉防止用カバー（７）の中空部内に前記放電電極（４）が位置するように配置されている（図３参照）。また、前記断面コの字状の干渉防止用カバー（７）の開口部が前記アース電極（２）に臨むように配置されている（図３参照）。また、前記干渉防止用カバー（７）には、図４に示すように、その長さ方向に沿って互いに離間して複数個のガス導入孔（８）が形成されている。
【００３９】
前記カバー（７）のガス導入孔（８）には、図１に示すように、ガス供給管（１３）が接続されている。このガス供給管（１３）から前記ガス導入孔（８）を介して前記カバー（７）の中空部内にガス（例えば窒素ガス）が供給されるものとなされている。
【００４０】
なお、図１において、（２１）は、引き出し電極（５）に電圧を印加するための電源であり、（２２）は、放電電極（４）に電圧を印加するための電源である。また、図１において、（１１）は、粒子導入管であり、（１２）は粒子排出管である。前記粒子導入管（１１）の他端は、前記粒子供給手段（６）に接続されている。
【００４１】
しかして、上記粒子帯電装置（１）の放電電極（４）に例えば約９ｋＶ程度の電圧を印加すると共に前記引き出し電極（５）に例えば約５００Ｖ程度の電圧を印加し、前記粒子供給手段（６）によって前記粒子導入管（１１）を介して前記筒状容器（２）内に粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）（Ｐ）を容器（２）の軸線方向の一端側から他端側に向けて送流すると、前記放電電極（４）のコロナ放電により該放電電極（４）の近傍にプラスイオン及びマイナスイオンが生成する。この時、生成したマイナスイオンの多くはプラス電位の放電電極（４）の近くに留まる一方、生成したマイナスイオンの一部及び生成したプラスイオンは、引き出し電極（５）に向かうのであるが、マイナスイオンは、プラス電位の引き出し電極（５）によって通過が阻止されるのに対し、プラスイオンは、多孔状の引き出し電極（５）を通過してアース電極（３）に向かうものとなるので、引き出し電極（５）とアース電極（３）との間の空間領域にプラスイオンを高密度に存在させることができる（図２、３参照）。ここで、前記粒子供給手段（６）によって引き出し電極（５）とアース電極（３）との間の空間領域に粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）（Ｐ）が送流されているので、この高密度のプラスイオンによって該粒子（Ｐ）を高い帯電効率で帯電させることができる。
【００４２】
また、４個の放電電極（４）が、筒状容器（２）内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されているので、これら複数の放電電極（４）からプラスイオンを多孔状の引き出し電極（５）を介して中心部のアース電極（３）に集中させることができ、即ち引き出し電極（５）とアース電極（３）との間の空間領域にプラスイオンをより一層高密度に存在させることができ、これにより粒子（例えば５０ｎｍ以下のナノ粒子等）（Ｐ）をより一層高い帯電効率で帯電させることができる。
【００４３】
更に、各放電電極（４）は、干渉防止用カバー（７）の中空部内に配置されているから、放電電極（４）同士の相互干渉を防止できると共に、放電電極（４）から容器（２）等の他の部位への不要な放電も防止することができる。
【００４４】
加えて、前記干渉防止用カバー（７）にその長さ方向に沿って離間して複数個のガス導入孔（８）が形成されており、前記ガス供給管（１３）、前記ガス導入孔（８）を介してコロナ放電用のガス（窒素ガス等）が前記干渉防止用カバー（７）の中空部内に供給されるので、放電電極（４）を取り囲んでいる干渉防止用カバー（７）の中空部内におけるガス濃度（例えば窒素ガス濃度）を増大させることができ、これによりイオン発生効率を向上させることができ、ひいては粒子（Ｐ）の帯電効率をさらに向上させることができる。なお、コロナ放電用のガスが窒素ガスである場合には、前記プラスイオンは窒素正イオンであり、前記マイナスイオンは電子である。また、コロナ放電用のガスとしては、窒素ガスが好適であるが、特にこれに限定されるものではない。
【００４５】
この発明において、前記放電電極（４）と前記引き出し電極（５）の間隔（ｄ）は、特に限定されるものではないが、３〜１０ｍｍに設定されるのが好ましい。また、前記引き出し電極（５）と前記アース電極（３）の間隔（ｔ）は、特に限定されるものではないが、５〜１５ｍｍに設定されるのが好ましい。
【００４６】
また、前記粒子供給手段（６）によって筒状容器（２）内に供給される粒子（帯電対象の粒子）としては、特に限定されるものではないが、例えば自動車排出ガス、大気中の空気（浮遊粒子を含む空気）等が挙げられる。
【００４７】
また、上記実施形態では、干渉防止用カバー（７）としては、断面形状がコの字状のものが用いられていたが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば図６（ａ）に示すように断面形状が略半円弧状であっても良いし、図６（ｂ）に示すように断面形状が一部に開口を有する多角形状であっても良いし、或いは図６（ｃ）に示すように断面形状が略半楕円状であっても良い。本願の特許請求の範囲及び明細書において「略コの字状」の語は、このような図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した構成をも包含する意味で用いているものである。
【実施例】
【００４８】
次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち１本のみに種々の放電電圧（０ｋＶ、２ｋＶ、４ｋＶ、６ｋＶ、８ｋＶ、９．３ｋＶ）を印加し、引き出し電極（５）に０Ｖの電圧を印加すると共に、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図７に示す。
【００５０】
＜実施例２＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち対向する２本の放電電極に種々の放電電圧（０ｋＶ、２ｋＶ、４ｋＶ、６ｋＶ、８ｋＶ、９．３ｋＶ）を印加し、引き出し電極（５）に０Ｖの電圧を印加すると共に、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図７に示す。
【００５１】
図７から、放電電圧が大きくなるほど発生イオン電流値が増大していることがわかる。放電電圧が９．３ｋＶであるときに最も高いイオン電流値を示した。９．３ｋＶを超えた放電電圧にすると異常放電が起こりやすくなり、４ｋＶより小さい放電電圧ではコロナ放電が生じ難くなるので、放電電圧は４〜９．３ｋＶの範囲に設定するのが好ましい。また、図７における実施例１と実施例２のデータの対比から明らかなように、対向する２本の放電電極を用いた実施例２の方が、１本の放電電極を用いた実施例１よりも格段に高いイオン電流値が得られた。
【００５２】
＜実施例３＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち対向する２本の放電電極に９．３ｋＶの放電電圧を印加し、引き出し電極（５）に種々の電圧（０Ｖ、５０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖ、２００Ｖ、２５０Ｖ、３００Ｖ、３５０Ｖ、４００Ｖ、４５０Ｖ、５００Ｖ、５５０Ｖ、６００Ｖ、６５０Ｖ）を印加すると共に、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図８に示す。
【００５３】
図８から、引き出し電圧が大きくなるほど発生イオン電流値が増大していることがわかる。引き出し電圧が５５０Ｖのときに発生イオン電流値の極大ピークが現れた。これは引き出し電圧を高くし過ぎると、放電電極がイオンを反発してしまうためと考えられる。
【００５４】
＜実施例４＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち１本のみに９．３ｋＶの放電電圧を印加し、引き出し電極（５）に２００Ｖの電圧を印加すると共に、干渉防止用カバー（７）のガス導入孔（８）から窒素ガスを種々の流量（０、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０Ｌ／分）で該カバー内に送流し、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図９に示す。
【００５５】
＜実施例５＞
図１〜３に示す粒子帯電装置（１）における４本の放電電極（ワイヤ電極）のうち対向する２本の放電電極に９．３ｋＶの放電電圧を印加し、引き出し電極（５）に２００Ｖの電圧を印加すると共に、干渉防止用カバー（７）のガス導入孔（８）から窒素ガスを種々の流量（０、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０Ｌ／分）で該カバー内に送流し、粒子供給手段（６）によって自動車排出ガスを筒状容器（２）の一端側から他端側に送流し、この時の引き出し電極とアース電極との間の空間における発生イオン電流（ｎＡ）を測定した。これらのデータをプロットしたものを図９に示す。
【００５６】
図９から、窒素ガス流量が大きくなるほど発生イオン電流値が増大していることがわかる。また、図９における実施例４と実施例５のデータの対比から明らかなように、対向する２本の放電電極を用いた実施例５の方が、１本の放電電極を用いた実施例４よりも格段に高いイオン電流値が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
この発明の粒子帯電装置は、微分型電気移動度分析装置用の粒子帯電装置として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。また、この発明の粒子帯電装置を用いれば、５０ｎｍ以下のナノ粒子も含めて粒子を高い帯電効率で帯電させることができるので、該帯電粒子を静電的に捕捉することにより、例えば環境中の浮遊粒子を効率良く浄化することも可能になる。即ち、環境浄化にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明に係る粒子帯電装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の粒子帯電装置の主要部を示す模式的切断端面図（容器の軸線方向を含む面で切断した切断端面図）である。
【図３】図１の粒子帯電装置の主要部を示す模式的切断端面図（容器の軸線方向に直交する面で切断した切断端面図）である。
【図４】干渉防止用カバーの一例を示す斜視図である。
【図５】引き出し電極の一例を示す斜視図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）いずれも干渉防止用カバーの断面形状の変形例を示す断面図である。
【図７】実施例１及び実施例２で得られたデータをプロットしたグラフである。
【図８】実施例３で得られたデータをプロットしたグラフである。
【図９】実施例４及び実施例５で得られたデータをプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１…粒子帯電装置
２…筒状容器
３…アース電極
４…放電電極
５…引き出し電極
６…粒子供給手段
７…干渉防止用カバー
８…ガス導入孔
Ｐ…粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アース電極と、
コロナ放電によりイオンを生成する放電電極と、
該放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極と、
該引き出し電極と前記アース電極との間の空間に粒子を供給する粒子供給手段とを備えていることを特徴とする粒子帯電装置。
【請求項２】
筒状容器と、
該筒状容器内における径方向の中心部に配置されたアース電極と、
前記筒状容器内における前記アース電極より径方向外方の位置に配置された、コロナ放電によりイオンを生成する放電電極と、
前記筒状容器内における前記放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極と、
該引き出し電極と前記アース電極との間の空間に粒子を供給する粒子供給手段とを備えていることを特徴とする粒子帯電装置。
【請求項３】
前記放電電極が複数個設けられ、これら複数の放電電極は、前記筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている請求項２に記載の粒子帯電装置。
【請求項４】
前記放電電極が少なくとも４個設けられ、これら放電電極は、前記筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている請求項２に記載の粒子帯電装置。
【請求項５】
前記放電電極と前記筒状容器との間に、断面形状が略コの字状の干渉防止用カバーが配置され、前記放電電極は、前記干渉防止用カバーの中空部内に配置されている請求項３または４に記載の粒子帯電装置。
【請求項６】
前記干渉防止用カバーは断面形状が略コの字状の長尺体からなり、該カバーの長さ方向と前記筒状容器の軸線方向が略平行状になるように配置され、前記干渉防止用カバーにその長さ方向に沿って離間して複数個のガス導入孔が形成されている請求項５に記載の粒子帯電装置。
【請求項７】
前記粒子供給手段によって前記筒状容器の軸線方向の一端側から粒子が供給されるものとなされる一方、帯電された粒子は前記筒状容器の軸線方向の他端側から排出されるものとなされている請求項２〜６のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【請求項８】
前記多孔状の引き出し電極として、導電性多孔状シートからなる筒状体が用いられている請求項２〜７のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【請求項９】
前記放電電極としてワイヤ電極が用いられている請求項１〜８のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【請求項１０】
前記アース電極としてワイヤ電極が用いられている請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の粒子帯電装置を備えていることを特徴とする微分型電気移動度分析装置。
【請求項１】
アース電極と、
コロナ放電によりイオンを生成する放電電極と、
該放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極と、
該引き出し電極と前記アース電極との間の空間に粒子を供給する粒子供給手段とを備えていることを特徴とする粒子帯電装置。
【請求項２】
筒状容器と、
該筒状容器内における径方向の中心部に配置されたアース電極と、
前記筒状容器内における前記アース電極より径方向外方の位置に配置された、コロナ放電によりイオンを生成する放電電極と、
前記筒状容器内における前記放電電極と前記アース電極との間にこれら両電極と離間して配置された多孔状の引き出し電極と、
該引き出し電極と前記アース電極との間の空間に粒子を供給する粒子供給手段とを備えていることを特徴とする粒子帯電装置。
【請求項３】
前記放電電極が複数個設けられ、これら複数の放電電極は、前記筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている請求項２に記載の粒子帯電装置。
【請求項４】
前記放電電極が少なくとも４個設けられ、これら放電電極は、前記筒状容器内における周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている請求項２に記載の粒子帯電装置。
【請求項５】
前記放電電極と前記筒状容器との間に、断面形状が略コの字状の干渉防止用カバーが配置され、前記放電電極は、前記干渉防止用カバーの中空部内に配置されている請求項３または４に記載の粒子帯電装置。
【請求項６】
前記干渉防止用カバーは断面形状が略コの字状の長尺体からなり、該カバーの長さ方向と前記筒状容器の軸線方向が略平行状になるように配置され、前記干渉防止用カバーにその長さ方向に沿って離間して複数個のガス導入孔が形成されている請求項５に記載の粒子帯電装置。
【請求項７】
前記粒子供給手段によって前記筒状容器の軸線方向の一端側から粒子が供給されるものとなされる一方、帯電された粒子は前記筒状容器の軸線方向の他端側から排出されるものとなされている請求項２〜６のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【請求項８】
前記多孔状の引き出し電極として、導電性多孔状シートからなる筒状体が用いられている請求項２〜７のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【請求項９】
前記放電電極としてワイヤ電極が用いられている請求項１〜８のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【請求項１０】
前記アース電極としてワイヤ電極が用いられている請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子帯電装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の粒子帯電装置を備えていることを特徴とする微分型電気移動度分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−５５３８２（Ｐ２００８−５５３８２Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３８４１８（Ｐ２００６−２３８４１８）
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１８年６月独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構発行の「平成１８年度研究助成事業成果報告会予稿集第２分冊」に発表、平成１８年６月独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構発行の「平成１８年度研究助成事業成果報告会予稿集概要版」に発表
【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３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１８年６月独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構発行の「平成１８年度研究助成事業成果報告会予稿集第２分冊」に発表、平成１８年６月独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構発行の「平成１８年度研究助成事業成果報告会予稿集概要版」に発表
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
【Ｆターム（参考）】
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