粒子分析装置的制作方法

本发明涉及一种粒子分析装置。

背景技术：

对于大气中pm2.5等粒子的测量技术受到了关注。一直以来被熟知的有，基于试样空气中粒子散射的激光来测量粒子的数量以及大小的粒子测量装置(例如，参照专利文献1)。还被熟知的有，测量试样气体中不同成分的粒子含量的成分分析装置(例如，参照专利文献2)。还被熟知的有，测量含高浓度粒子的废气时，为了对应废气的浓度扩大测量范围，利用稀释空气稀释废气的测量装置(例如，参照专利文献3)。在该测量装置中，是将稀释后的一部分废气导入测量装置中，计算其中含有的粒子数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012-189483号公报

专利文献2：国际公开第2011/114587号

专利文献3：国际公开第2010/116959号

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

为了从多方面分析对象粒子，考虑使用包括粒子测量部和成分分析部的复合型粒子分析装置。但是，如果对于粒子测量部和成分分析部，一律将试样气体稀释进行测量的话，粒子测量部和成分分析部的其中一个会出现检测灵敏度降低的情况。因此，搭载粒子测量部和成分分析部的粒子分析装置有时候很难在防止检测灵敏度降低的同时，扩大测量范围。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的技术方案提供了一种粒子分析装置。粒子分析装置可以包括粒子测量部、成分分析部、流路、第1调整部、第2调整部。粒子测量部可以基于试样空气中粒子所散射的激光，测量试样气体中粒子的数量或者浓度。成分分析部可以测量试样气体中不同成分的粒子的含量。流路的一端可以和试样气体源连接。在流路的另一端的分支点，可以分支为第1流路和第2流路。第1流路可以将试样气体导入粒子测量部。第2流路可以将试样气体导入成分分析部。第1调整部可以设置在第1流路。第1调整部可以利用稀释气体稀释试样气体。第1调整部可以通过将稀释后的试样气体导入粒子测量部，调整粒子测量部的测量范围。第2调整部可以设置在第2流路。第2调整部可以调整将试样气体导入成分分析部的导入时间。

第1调整部可以包括稀释气体流路和稀释气体流量控制部。稀释气体流路的一端可以和稀释气体源连接。稀释气体流路的另一端可以和第1流路连接。稀释气体流量控制部可以设置在稀释气体流路。稀释气体流量控制部可以控制导入第1流路的稀释气体的流量。

粒子分析装置可以包括废气流量控制部。废气流量控制部可以控制从粒子测量部排出的废气的流量。

粒子分析装置可以包括稀释率计算部和浓度计算部。稀释率计算部可以基于稀释气体流量控制部中稀释气体的流量、废气流量控制部中废气的流量，计算稀释率。浓度计算部可以基于粒子测量部的测量结果和稀释率，计算未被稀释的试样气体中粒子的浓度。

第2调整部可以包括试样气体流量控制部和流路开闭部。试样气体流量控制部可以配置在第2流路。试样气体流量控制部可以控制试样气体的流量。流路开闭部可以配置在第2流路。流路开闭部可以切换打开状态和关闭状态，来调整将试样气体导入成分分析部的导入时间。

粒子分析装置可以包括导入量计算部。导入量计算部可以基于试样气体流量控制部中试样气体的流量、以及经流路开闭部调整后的将试样气体导入成分分析部的导入时间，计算将试样气体导入成分分析部的导入量。第2调整部可以调整流路开闭部的打开状态的时间，来将试样气体的导入量控制在预先设定的范围。

成分分析部可以包括粒子线生成部、捕捉体、能量线照射部、分析器。粒子线生成部可以射出试样气体中粒子的粒子线。捕捉体可以配置在粒子线射出的位置。捕捉体可以捕捉粒子线中的粒子。能量线照射部可以将能量线照射在捕捉体上。能量线照射部可以使捕捉体捕捉到的粒子气化、升华或者反应，来生成脱离成分。分析器可以分析脱离成分，来测量不同成分的粒子的含量。

粒子分析装置可以包括旁路流路、旁路流量控制部、废气流路。旁路流路可以从第2流路分支出。旁路流量控制部可以设置在旁路流路中。旁路流量控制部可以控制旁路流路中流动的试样气体的流量，使从试样气体源流入整个粒子分析装置的试样气体的必要流量在预先设定的范围。废气流路中可以供从粒子测量部排出的废气流动。旁路流路可以和废气流路连接。

粒子测量部测量到的粒子的数量或者浓度越高，可以使试样气体的导入时间越短。

需要说明的是，上述发明概要并未列举本发明所需的全部特征。此外，这些特征群的亚组合也可成为发明。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的粒子分析装置100的整体结构图。

图2是表示粒子测量部200的一个例子的示意结构图。

图3是表示成分分析部300的一个例子的示意结构图。

图4是表示处理部400的一个例子的图。

图5是其他例子的粒子分析装置100的整体结构图。

图6是表示处理部400的其他例子的图。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下实施方式对权利要求项所述的发明不构成限制。此外，实施方式中说明的特征的组合未必全部都是发明的解决方法的必要条件。

图1是本发明的一个实施方式的粒子分析装置100的整体结构图。粒子分析装置100包括粒子测量部200、成分分析部300以及处理部400。粒子测量部200测量试样气体中粒子的数量或者浓度。粒子测量部200还可以测量粒子的大小。成分分析部300可以测量试样气体中不同成分的粒子的含量。例如，成分分析部300测量不同化学组成的粒子的质量。试样气体可以是大气，也可以是车辆等的废气。

本实施例所述粒子分析装置100包括，分别具有不同测量机构的粒子测量部200和成分分析部300。粒子分析装置100可以是从多方面分析试样气体中悬浮的粒子、即气雾剂的复合型分析装置。粒子测量部200以及成分分析部300可以配置于不同的框体，各自独立进行处理。

粒子测量部200和成分分析部300并联连接。粒子分析装置100包括气体流路，该气体流路分为第1流路l1以及第2流路l2。第1流路l1将试样气体导入粒子测量部200。第2流路l2将试样气体导入成分分析部300。

本实施例所述粒子分析装置100包括流路l0，流路l0为导入配管。流路l0的一端和试样气体源10连接。试样气体源10可以是作为测量对象的大气或是废气的试样导入口。流路l0的另一端侧在分支点12处分为第1流路l1和第2流路l2。第1流路l1和第2流路l2也可以是配管。

另外，粒子分析装置100可以不包括流路l0，第1流路l1以及第2流路l2和试样气体源10直接连接。不管哪一例，同一浓度的试样气体被导入第1流路l1以及第2流路l2。

粒子分析装置100包括第1调整部20和第2调整部30。第1调整部20设置在第1流路l1。第1调整部20利用稀释气体稀释试样气体，并将其导入粒子测量部200。第1调整部20通过将稀释后的试样气体导入粒子测量部200，来调整粒子测量部200的测量范围。

第1调整部20可以包括稀释气体流路l3、稀释气体源22、稀释气体流量控制部24以及净化部26。稀释气体流路l3的一端经由稀释气体流量控制部24以及净化部26和稀释气体源22连接。在合流点28，稀释气体流路l3的另一端和第1流路l1连接。稀释气体流路l3可以包括多个配管，以分别将稀释气体源22和稀释气体流量控制部24之间、稀释气体流量控制部24和净化部26之间以及净化部26和合流点28之间连结。合流点28可以是将稀释气体流路l3连接至第1流路l1的分支配管，也可以是具有用于稀释的空间的容器。

稀释气体例如是粒子的含量低于预先设定的量的洁净的稀释空气。稀释气体源22例如是压缩空气源。压缩空气源可以是压缩机。在合流点28，来自试样气体源10的试样气体和来自稀释气体源22的稀释气体混合。因此，在合流点28的下游，经稀释气体稀释后的试样气体流动。经稀释气体稀释后的试样气体被导入粒子测量部200。稀释气体流量控制部24设置在稀释气体流路l3。

稀释气体流量控制部24测量被导入到第1流路l1的稀释气体的流量a2，控制流量a2。稀释气体流量控制部24可以包括流量传感器、流量控制阀以及控制电路部。具体而言，稀释气体流量控制部24可以是质量流量控制器或是带针阀的流量计。通过控制电路部，流量设定值被输入到稀释气体流量控制部24。稀释气体流量控制部24可以实际测量流量a2。稀释气体流量控制部24可以连续调整流量控制阀的阀门开度，将流量的实测值控制为流量设定值。

净化部26包括过滤器，过滤器用于去除稀释气体内的粒子，以净化稀释气体。在本实施例中，净化部26设置在稀释气体流量控制部24的下游，但是也可以不同于本实施例，而设置在稀释气体流量控制部24的上游侧。通过去除稀释气体内的粒子，能够防止由于稀释气体内粒子的影响而产生测量误差。如果稀释气体源22供给的稀释气体的洁净度在预先设定的标准以上，也可以省去净化部26。

粒子分析装置100包括废气流路l4、废气流量控制部40以及第1吸引部44。废气流路l4的一端和粒子测量部200的排出口连接。废气流路l4的另一端侧和第1吸引部44连接。通过废气流路l4，第1吸引部44吸入废气，排出到系统外。第1吸引部44可以是真空泵。废气流路l4中流动着粒子测量部200排出的废气。废气是粒子测量部200中结束测量的气体。本实施例的粒子测量部200对在合流点28稀释后的试样气体进行测量后，将其作为废气排出。

废气流量控制部40设置在废气流路l4。废气流量控制部40控制从粒子测量部200排出的废气的流量a4。除了控制对象的气体不是稀释气体而是废气之外，废气流量控制部40可以具有和稀释气体流量控制部24一样的结构。流量设定值可以输入到废气流量控制部40。废气流量控制部40可以实际测量废气的流量a4。

本实施例所述的粒子分析装置100通过将稀释后的试样气体导入粒子测量部200，以调整粒子测量部200的测量范围。另一方面，粒子分析装置100不会将由第1调整部20稀释后的试样气体导入成分分析部300。粒子分析装置100上设有第2调整部30，第2调整部30通过不同于第1调整部20的方法，扩大成分分析部300的测量范围。

第2调整部30配置在第2流路l2。第2调整部30调整将试样气体导入成分分析部300的导入时间。第2调整部30可以具有试样气体流量控制部32和流路开闭部34。试样气体流量控制部32配置在第2流路l2。试样气体流量控制部32控制试样气体单位时间的流量a5。例如，试样气体流量控制部32是节流孔，即，将单位时间的流量a5控制为设定值的节流阀。作为试样气体流量控制部32，如果使用像节流孔那样没有动力源的控制部，可以在紧接着节流孔之后配置压力测量部33。压力测量部33可以是检测节流孔前后压力差的隔膜等的压力计。压力测量部33的指示值被电气读入并换算成试样气体流量控制部32中试样气体单位时间的流量a5。

流路开闭部34配置在第2流路l2。成分分析部300设置在流路开闭部34的下游。本实施例中，试样气体流量控制部32设置在流路开闭部34的上游。但是，试样气体流量控制部32也可以设置在流路开闭部34的下游，流路开闭部34还可以具有试样气体流量控制部32的功能。通过排出流路l6，第2吸引部60和成分分析部300的排出口连接。通过自成分分析部300起的排出流路l6，第2吸引部60吸入废气，并排出系统外。第2吸引部60是真空泵。

流路开闭部34切换打开状态和关闭状态，来调整将试样气体导入成分分析部300的导入时间。若流路开闭部34控制第2流路l2为关闭状态，则不将试样气体导入成分分析部300，若流路开闭部34控制第2流路l2为打开状态，则将试样气体导入成分分析部300。流路开闭部34可以是电动阀，例如，电动传动器式球阀。但是，只要流路开闭部34能够控制是否将试样气体导入成分分析部300即可，无特别限定。

粒子分析装置100具有从第2流路l2分出的旁路流路l5和旁路流量控制部50。旁路流路l5的一端和第2流路l2连接。通过旁路流量控制部50，旁路流路l5的另一端和废气流路l4连接。旁路流路l5和废气流路l4连接的旁路合流点42可以位于废气流量控制部40的下游侧位置。由此，废气流量控制部40的流量a4的实测值不受影响。

旁路流路l5中流动的试样气体和废气流路l4中流动的废气混合，一起被第1吸引部44排出到系统外。由于旁路流路l5和废气流路l4共用第1吸引部44，所以无需每个流路上都安装吸引部，可以节省空间。

旁路流量控制部50设置在旁路流路l5的中途部分。旁路流量控制部50控制旁路流路l5中流动的试样气体的流量a6。旁路流量控制部50可以是质量流量控制器、或是带针阀的流量计。除了控制对象气体不是稀释气体以及废气而是旁路流路l5中流动的气体之外，旁路流量控制部50可以具有和稀释气体流量控制部24以及废气流量控制部40一样的结构。因此，省略详细说明。

从试样气体源10导入到第1流路l1的试样气体的流量a1、以及稀释气体的流量a2为微量流量时产生的试样微粒子的损失被旁路流量控制部50损失。例如，如果流量a1以及流量a2在10ml/min以下时，从试样气体源10将作为测定对象的试样微粒子吸入粒子测量部200或者300时，根据配管l0、l1、l2的配管直径以及配管长度，压力损失变大，试样微粒子会发生损失。但是在本实施例中，旁路流量控制部50控制试样气体以比流量a1以及流量a2大的流量吸入旁路流路l5。因此，能够降低试样微粒子的损失。

旁路流量控制部50可以进行控制，使从试样气体源10流入整个粒子分析装置100的试样气体的必要流量在预先设定的范围内。例如，旁路流量控制部50进行控制，使流量a1、a5、a6的和始终是一个定量，由此使得整个粒子分析装置100的试样气体的必要流量为一固定值。

例如，为了根据试样气体的浓度调整测量范围，稀释气体流量控制部24以及废气流量控制部40调整流量a2以及流量a4，使得流量a1可变。并且，通过流量a1变化，使流量a5可变。此外，如果流路开闭部34控制第2流路l2为关闭状态，则不将试样气体导入成分分析部300，流量a5为0。因此，旁路流量控制部50可以补偿这些流量变化，进行控制，使流量a1、a5、a6的和始终是一个定量，由此使得整个粒子分析装置100的试样气体的必要流量为一固定值。

旁路流量控制部50可以经由处理部400，获得稀释气体的流量a2、废气的流量a4、试样气体流量控制部32中试样气体的流量a5以及流路开闭部34的开闭状态的信息，然后基于这些的信息，将流量a1、a5、a6的和控制为始终是一个定量。

另外，作为试样气体流量控制部32，优选使用节流孔，作为稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40以及旁路流量控制部50，优选使用质量流量控制器、或者带针阀的流量计等具有动力源的控制部。试样气体源10和粒子测量部200之间的配管、以及试样气体源10和成分分析部300之间的配管是，作为测量对象的微粒子通过的流路。因此，如果在这些流路上设置质量流量控制器以及带针阀的流量计等，则会发生微粒子损失。本实施例中，作为配置在试样气体源10和成分分析部300之间的配管上的试样气体流量控制部32，通过采用与质量流量控制器以及带针阀的流量计相比微粒子损失小的节流孔，能够减少作为测量对象的微粒子的损失。

稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40以及旁路流量控制部50中，由于作为测量对象的微粒子不通过，或者仅仅是测量后的微粒子通过，因此没有必要考虑微粒子的损失，可以采用流量可变的质量流量控制器、或是带针阀的流量计。

处理部400可以是处理各种数据以及信号、执行各种控制的计算机。如图1虚线所示，处理部400可以和稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40、粒子测量部200、压力测量部33、流路开闭部34、旁路流量控制部50以及成分分析部300的各部以可通信方式连接。处理部400可以从稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40以及旁路流量控制部50读取流量的实测值。

如本实施例所示那样使用节流孔作为试样气体流量控制部32时，处理部400无法和节流孔本身电连接。因此，处理部400可以获取紧接在试样气体流量控制部32之后配置的压力测量部33所读入的压力值，基于压力值计算流量5。如果已经通过压力测量部33将压力值换算为流量a5，则处理部400也可以从压力测量部33获取流量a5。

处理部400可以将流量设定值的指令发送到稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40以及旁路流量控制部50。处理部400可以发送流路开闭部34的打开状态的时间的指令。处理部400可以计算打开状态的时间，即导入时间。处理部400和粒子测量部200之间通过第1外部传送部242连接，并可以进行通信。处理部400和成分分析部300之间通过第2外部传送部362连接，并可以进行通信。第1外部传送部242以及第2外部传送部362是传送线缆等传送媒介。后面会详细说明处理部400。

图2是表示粒子测量部200的一个例子的示意结构图。粒子测量部200包括遮光容器202、射出喷嘴204、回收喷嘴208、激光照射部214、受光部218以及第1信号处理部240。遮光容器202可以是被壁部包围的容器。遮光容器202提供屏蔽外部光线的区域。射出喷嘴204配置为贯穿遮光容器202的壁部的一部分。射出气体的射出口206设置在射出喷嘴204的前端。

射出喷嘴204将从合流点28经过流路l1被导入的稀释后的试样气体从射出口206射出。回收喷嘴208被配置成在与射出喷嘴204相对的位置上贯穿遮光容器202的壁部的一部分。回收口210配置在回收喷嘴208的前端，用于吸入并回收稀释后的试样气体。回收喷嘴208被配置为，其回收口210与射出喷嘴204的射出口206相对。通过废气流路l4，回收喷嘴208的另一端和废气流量控制部40连接。

射出喷嘴204以及回收喷嘴208不仅限于图2所示的情况。射出喷嘴204以及回收喷嘴208可以分别具有双重喷嘴结构。射出喷嘴204喷出含有被测量粒子的试样气体，并用洁净的鞘气包住其外侧，形成束状试样气体。这种情况下，回收喷嘴208可以分离回收试样气体和鞘气。

激光照射部214和受光部218设置在遮光容器202内。激光照射部214朝向射出喷嘴204和回收喷嘴208之间的粒子测量区域212，在预先设定的距离范围内照射激光216。受光部218接受激光216撞击测量对象的粒子产生的散射光220。根据散射光220的受光强度，受光部218输出电信号。受光部218可以包括光电转换元件，该光电转换元件将接收到的散射光220转换成脉冲状的电信号。

第1信号处理部240可以是受光信号处理电路。例如，第1信号处理部240是微型计算机等处理器。第1信号处理部240经由第1信号传送部230从受光部218接收电信号。第1信号处理部240基于接收的电信号进行计算。

具体而言，第1信号处理部240可以基于从受光部218输入的电信号的脉冲的高度，计算粒子的大小。第1信号处理部240可以基于电信号的脉冲的数量，计算粒子的数量。第1信号处理部240可以基于算出的粒子的数量，计算浓度，即单位体积粒子的数量。粒子测量部200测量粒子的数量以及大小的情况包括测量粒径分布、即不同大小的数量的分布的情况。第1信号处理部240计算的结果经由第1外部传送部242输出到处理部400。

受光部218可以包括，根据多个散射角度配置的多个光电转换元件。这种情况下，第1信号处理部240基于来自各光电转换元件的电信号，获取每个散射角度的散射光220的强度分布。根据粒子的大小不同，散射光220的散射角度会发生变化，因此能够根据每个散射角度的强度分布检测出粒径分布。作为实现上述基本结构和基本动作的粒子测量部200的装置结构，可以采用例如日本专利特开昭61-14543号公报以及日本专利特开2012-189483号公报中记载的装置结构。

图3是表示成分分析部300的一个例子的示意结构图。成分分析部300包括减压容器302、排气部304、粒子线生成部310以及捕捉体320。减压容器302可以是用于提供相对于外部被减压的区域的减压室。排气部304是用于保持减压容器302内减压状态的真空泵。

粒子线生成部310射出试样气体中粒子的粒子线316。粒子线生成部310是例如气动透镜。粒子线生成部310设置在减压容器302的壁部的一部分。粒子线生成部310保持减压容器302气密性，并且贯穿减压容器302的壁部。粒子线生成部310可以包括多个节流孔312，即竖立设置在管状结构体内侧的多个限流机构。粒子线生成部310的一端设置有粒子线射出口314。粒子线生成部310的另一端和第2调整部30连接。

本发明中，“试样气体中粒子的粒子线316”是指，利用由固体或者液体构成的粒子的空气动力学特性，从粒子悬浮的试样气体，被隔离浓缩成束状,以使各粒子在试样气体中具有相同的飞行·移动特性的粒子的粒子线316。由于减压容器302内外的压力差，试样气体流入粒子线生成部310。试样气体穿过粒子线生成部310内时，作为媒介的气体边扩散边移动，因此节流孔312会妨碍直线移动。

另一方面，固体或是液体构成的粒子比气体分子直行性高，因此通过第一级的节流孔312的粒子的移动不会受到第二级以后的节流孔312的很大影响。因此，各粒子收敛为束状，并穿过粒子线射出口314，作为粒子的粒子线316射出到减压环境侧。

捕捉体320捕捉粒子线316中的粒子。捕捉体320具有供粒子线316照射的捕捉面322。捕捉体320上从捕捉面322到预先设定的厚度的部分至少有网格状结构。网格状结构的捕捉体320中，从捕捉面322侧投影时的面积空隙率可以是80％至99％的范围。捕捉体320被配置在粒子线316射出的位置。本实施方式中，捕捉体320可以配置在从粒子线生成部310的粒子线射出口314射出的粒子线316在减压容器302内飞过预先设定的距离而到达的位置。

由于减压环境，在减压容器302内气相成分减少，因此能够抑制粒子撞向捕捉体320时的气流引起的波动。粒子线316中的粒子在捕捉体320的空隙被捕获，且运动能量减弱。捕捉体320可以被设置为，捕捉面322与粒子线生成部310的粒子线射出口314倾斜相对。由此，能够降低被捕捉体320反弹回来而捕捉不到的概率，能够更加有效地捕捉粒子线316中的粒子。

成分分析部300还含有能量线照射部330、分析器340以及第2信号处理部360。能量线照射部330朝向捕捉体320照射能量线331，来使捕捉体320捕捉的粒子气化、升华或者反应，生成脱离成分。能量线331通过减压容器302的壁部的一部分上设置的透光窗334然后到达减压容器302内的捕捉体320。能量线331照射在捕捉体320的预先设定的范围。

能量线331只要是用于使捕捉体320捕捉的粒子气化、升华或者反应，生成适用于粒子组成分析的脱离成分即可，没有特别限制。能量线331是由例如红外激光器的供给器、可见光激光器的供给器、紫外线激光器的供给器、x射线的供给器以及离子束的供给器提供的能量线。

捕捉体320可以被配置为，捕捉面322与能量线照射部330的照射口332以略倾斜的方式相对。由此，能量线331从以捕捉面322的垂线方向为基准而倾斜的方向射入。因此，能量线331容易到达由捕捉体320捕捉到的粒子，能够使捕捉体320捕捉到的粒子更加有效地气化、升华或者反应，生成其脱离成分。

分析器340分析脱离成分，来测量不同成分的粒子的含量。分析器340可以是质量分析计或是分光分析装置。分析器340根据分析强度输出分析信号。回收筒部342的一端和分析器340的导入口连结。回收筒部342的另一端保持减压容器302的气密性，并贯穿减压容器302的壁部。脱离成分通过回收筒部342被回收，导入分析器340内。

第2信号处理部360可以是质量分析计中分析信号的处理电路。例如，第2信号处理部360是处理器。第2信号处理部360经由第2信号传送部350从分析器340接收电信号。第2信号传送部350将分析器340中的分析信号作为电信号传送。第2信号处理部360基于作为电信号接收的分析信号进行计算，导出粒子的成分以及不同成分的含量。从分析信号导出粒子的成分以及不同成分的含量的方法和现有的质量分析计等相同，在此省略详细说明。

第2信号处理部360演算出的结果可以通过第2外部传送部362输出到处理部400。作为实现上述基本结构和基本动作的成分分析部300的装置结构，可以采用例如国际公开第2011/114587号中记载的装置结构。

通过成分分析部300，将气雾剂试样中的粒子集中捕捉到预先设定的区域，然后对其照射能量线331，分析生成的脱离成分，因此能够有效并且高灵敏度的分析粒子的成分以及其含量。并且，本实施例所述的粒子分析装置100能够通过粒子测量部200测量粒子的数量、大小以及浓度，并且通过成分分析部300测量各成分的含量，因此能够提供适用于多方面分析测量对象粒子的复合型分析装置。

图4是表示粒子分析装置100中处理部400的一个例子的图。本实施例的处理部400包括稀释率计算部410、浓度计算部420、导入量计算部430以及成分浓度计算部440。稀释率计算部410以及浓度计算部420计算粒子测量部200中的稀释率以及浓度。稀释率计算部410基于稀释气体流量控制部24中稀释气体的流量a2和废气流量控制部40中废气a4的流量，计算稀释率。浓度计算部420基于算出的稀释率和粒子测量部200的测量结果，计算未被稀释的原试样气体中粒子的浓度。

导入量计算部430以及成分浓度计算部440执行涉及成分分析部300相关的各种计算以及控制。导入量计算部430基于试样气体流量控制部32中试样气体单位时间的流量a5、试样气体导入成分分析部300的导入时间t1，计算试样气体导入成分分析部300的导入量。导入时间t1通过流路开闭部34进行调整。成分浓度计算部440基于成分分析部300的测量结果和算出的导入量，计算不同成分的浓度。

还有，处理部400不仅接收各部的测量结果以及演算结果，还可以将各种指令等控制信息发送到各部。例如，处理部400向稀释气体流量控制部24以及废气流量控制部40指示所需的流量设定值。

导入量计算部430以及成分浓度计算部440可以指示第2调整部30的流路开闭部34，使算出的导入量为预先设定的范围。第2调整部30可以基于指示，调整流路开闭部34的打开状态的时间，将试样气体的导入量控制在预先设定的范围。另外，以上的处理部400可以是一个计算机，也可以是多个计算机。处理部400无需配置在一个框体内，可以分散设置在粒子测量部200和成分分析部300中的一方或双方。

如上构成的本实施例的粒子分析装置100执行如下处理。图1中，可以通过稀释气体流量控制部24，将由稀释气体源22提供的稀释气体的流量a2控制为流量设定值。流量设定值可以由处理部400指示，也可以在第1调整部20中直接输入。另一方面，假设来自试样气体源10的流量为a1，如图1所示，导入粒子测量部200的稀释后的试样气体的流量a3是流量a1和流量a2的和。

通过废气流量控制部40，将由粒子测量部200排出而回收的废气的流量a4控制为流量设定值，等于流量a3。流量a4的流量设定值可以由处理部400指示，也可以直接输入。因此，作为气雾剂试样的试样气体被稀释为a4/a3、即a4/(a4-a2)倍，然后导入粒子测量部200。稀释率计算部410可以从稀释气体流量控制部24获取流量a2的实测值，从废气流量控制部40获取流量a4的实测值。稀释率计算部410利用获取到的a2以及a4，计算a4/(a4-a2)，算出稀释率e1。

根据本实施例所述的粒子分析装置100，不必将用于测量来自试样气体源10的流量a1的质量流量控制器等设备用于粒子测量部200的上游，就能够计算出稀释率e1。因此，能够简化装置结构，实现节省空间以及节省成本。处理部400将流量a2的设定流量值的指令发送给稀释气体流量控制部24，将流量a4的设定流量值的指令发送给废气流量控制部40时，稀释率计算部410可以用设定流量值替代流量的实测值，来计算出稀释率。

粒子测量部200可以测量试样气体中粒子的浓度。假设粒子的浓度的测量值为s1，则浓度的测量值s1被稀释至e1倍。因此，未被稀释的原试样气体中粒子的浓度是，浓度的测量值s1的e1倍的值。处理部400的浓度计算部420可以通过第1外部传送部242从粒子测量部200的第1信号处理部240获取测量值s1。浓度计算部420将获取的测量值s1乘以稀释率e1，算出未被稀释的原试样气体中粒子的浓度。

粒子测量部200的测量中，如果试样气体中粒子的浓度高，多个粒子以在激光216的光路上重叠的状态存在，则有时难以准确测量。但是利用本实施例所述的粒子分析装置100，是将粒子浓度较高的试样气体稀释后测量浓度，并且将得到的值乘以稀释率来算出真正的浓度，所以能够扩大测量范围。

另一方面，在成分分析部300的前段设有第2调整部30。第2调整部30具有试样气体流量控制部32和流路开闭部34。若试样气体流量控制部32控制的流量、即导入成分分析部300的试样气体的流量为a5，则可以通过将流量a5乘以流路开闭部34的打开状态的时间、即导入时间tl，来计算导入成分分析部300的试样气体的导入量。

处理部400的导入量计算部430可以获取根据压力测量部33的测量值换算后的流量a5。导入量计算部430可以从流路开闭部34获取打开状态的时间t1。导入量计算部430利用获取到的a5以及t1，计算a5·t1，从而算出导入量。在由处理部400将流路的打开状态的时间的指令发送到流路开闭部34的情况下，由于流路开闭部34中开闭动作的随动性，导入量计算部430可以利用获取到的流量a5、以及被指令的打开状态的时间来计算导入量。

成分分析部300可以测量试样气体中的粒子的不同成分的的质量。假设不同成分的质量的测量值为s2，则将其除以导入量a5·t1得到的值s2/(a5·t1)即为不同成分的质量浓度。通过第2外部传送部362，成分浓度计算部440可以从成分分析部300的第2信号处理部360获取测量值s2。成分浓度计算部440通过将获取到的测量值s2除以导入量a5·t1，来计算试样气体中不同成分的重量浓度。

成分分析部300的测量中，粒子线316中大部分粒子被捕捉体320捕捉，大部分被捕捉的粒子受到能量线331的照射而生成脱离成分的情况下，根据s2/(a5·t1)的公式，能够计算不同成分的质量浓度。另一方面，捕捉体320已经捕捉到预先设定的量的粒子的情况下，即使再导入粒子，也无法充分捕捉。因此，超过捕捉体320能充分捕捉的量的粒子被导入时，难以准确测量不同成分的浓度。

因此，成分分析部300进行控制，使得导入成分分析部300的粒子的导入量不超过预先设定的范围。通过缩短流路开闭部34的打开状态的时间t1，控制粒子的导入量在预先设定的范围内，从而能够扩大测量范围。

试样气体中粒子的浓度比较高时，即使试样气体的导入量a5·t1比较少，试样气体中含有的粒子本身的导入量也可能比较多。粒子测量部200所测量到的粒子的数量或者浓度越高，即使是相同试样气体的导入量a5·t1，也能判断出粒子自身的导入量多。因此，可以进行控制，使得能在较短时间内进行测量的粒子测量部200所测量到的粒子的数量或者浓度越高，使试样气体导入成分分析部300的导入时间t1越短。具体而言，处理部400可以获取粒子测量部200的检测结果，基于获取到的检测结果，向流路开闭部34发送关于打开状态的时间的指令。

本实施例所述的粒子分析装置100能够通过将不含粒子的洁净的稀释空气等气体和试样气体混合，并导入粒子测量部200，从而扩大粒子测量部200的测量范围。因此，本实施例的粒子分析装置100也能够适用于测量对象的粒子为高浓度的地区以及场所的测量。粒子分析装置100也能够直接测量从排出源排出的高浓度的粒子。另一方面，通过将试样气体导入到成分分析部300的导入时间缩短得比以往要短，从而能够扩大成分分析部300的测量范围。

根据本实施例所述的粒子分析装置100，在用于多方面分析对象粒子的复合型分析装置中，能够扩大其包括的粒子测量部200和成分分析部300的各自独立并且任意的测量范围。由于能够采用适合粒子测量部200和成分分析部300的测量范围的扩大方法，因此能够在不降低测量性能的情况下，扩大测量范围。

上述描述中，描述了使用没有动力源的节流孔作为试样气体流量控制部32，在节紧接着流孔之后设置压力测量部33的情况，但是不仅限于该情况。图5是其他例子的粒子分析装置100的整体结构图。图6是表示处理部400的其他例子的图。在微粒子的损失不构成问题时，作为试样气体流量控制部32，可使用包括质量流量控制器以及带针阀的流量计等具有动力源的控制部，如图5所示，可省掉压力测量部33。

如图5虚线所示，处理部400可以和稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40、粒子测量部200、试样气体流量控制部32、流路开闭部34、旁路流量控制部50以及成分分析部300的各部以可通信的方式连接。处理部400可以从稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40、试样气体流量控制部32以及旁路流量控制部50读取流量的实测值。处理部400可以将流量设定值的指令发送到稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40以及旁路流量控制部50。

如图6所示，处理部400的导入量计算部430可以从试样气体流量控制部32获取流量a5的实测值。导入量计算部430利用获取到的a5以及t1，计算a5·t1，从而算出导入量。在由处理部400将流量a5的设定流量值的指令发送给试样气体流量控制部32，并将流路的打开状态的时间的指令发送给流路开闭部34的情况，由于试样气体流量控制部32以及流路开闭部34中的流量以及开闭动作的随动性，导入量计算部430可以利用流量a5的设定流量值、被指令的打开状态的时间，算出导入量。

图5以及图6所示的情况也是，旁路流量控制部50可以进行控制，使从试样气体源10流入整个粒子分析装置100的试样气体的必要流量在预先设定的范围内。例如，可以进行控制，使流量a1、a5、a6的和始终是一个定量，使得作为整个粒子分析装置100，试样气体的必要流量为一固定值。具体而言，处理部400可以根据稀释气体流量控制部24、废气流量控制部40以及试样气体流量控制部32中的流量、流路开闭部34中的开闭状态，发送流量设定值的指令到旁路流量控制部50。旁路流量控制部50可以基于流量设定值的指令，控制流量a1、a5、a6的和始终是一个定量。

以上，针对实施本发明的方式进行了说明，但本发明的技术范围非由上述实施方式所记载的范围限定。本领域技术人员十分清楚，在上述实施方式中，可进行多种变更或改良。根据权利要求项的记载可以明确，这些变更或改良后的方式仍然可以包括在本发明的技术范围之内。

符号说明

10…试样气体源12…分支点20…第1调整部22…稀释气体源24…稀释气体流量控制部26…净化部28…合流点30…第2调整部32…试样气体流量控制部33…压力测量部34…流路开闭部40…废气流量控制部42…旁路合流点44…第1吸引部50…旁路流量控制部60…第2吸引部100…粒子分析装置200…粒子测量部、202…遮光容器204…射出喷嘴206…射出口、208…回收喷嘴210…回收口、212…粒子测量区域214…激光照射部216…激光218…受光部220…散射光230…第1信号传送部240…第1信号处理部242…第1外部传送部300…成分分析部302…减压容器304…排气部310…粒子线生成部312…节流孔314…粒子线射出口316…粒子线320…捕捉体322…捕捉面330…能量线照射部331…能量线332…照射口334…透光窗340…分析器342…回收筒部350…第2信号传送部360…第2信号处理部362…第2外部传送部400…处理部410…稀释率计算部420…浓度计算部430…导入量计算部440…成分浓度计算部。