DE102004018260A1

DE102004018260A1 - Sammelfilter für in der Luft suspendierte Schwebteilchen, sowie Schwebteilchen-Analysator

Info

Publication number: DE102004018260A1
Application number: DE102004018260A
Authority: DE
Inventors: Katsumi Saitoh; Junji Kato; Masahiko Fujiwara; Masayoshi Shinohara
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2024-04-16
Also published as: US20050041774A1; CN1539543A; US8012231B2; US20070277626A1; DE102004018260B4; CN100491957C; US7254212B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sammelfilter mit einem Sammelabschnitt zum Sammeln von in der Luft suspendierten Schwebteilchen als Messmaterial, welcher Sammelabschnitt aus einem porösen Film besteht, und sich dadurch auszeichnet, dass er mit einer vorbestimmten Menge eines von dem Messmaterial verschiedenen Kennzeichnungsmaterials versehen ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Sammelfilter, welcher eine poröse Schicht aus einem Fluoroharz und eine luftdurchlässige Verstärkungsschicht, die auf einer der Oberflächen der porösen Schicht angeordnet ist, aufweist, und sich dadurch auszeichnet, dass die Verstärkungsschicht aus einem porösen Harz mit einer geringen elektrostatischen Aufladungsneigung besteht. Ferner betrifft die Erfindung einen Schwebteilchen-Sammelprobennehmer und einen Schwebteilchen-Analysator.

Description

Priorität:
Japan 16. April 2003 2003-112095
Japan 3. September 2003 2003-311765
Japan 31. Oktober 2003 2003-371486
Japan 14. November 2003 2003-384887
Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schwebteilchen-Sammelfilter zum Sammeln von suspendierten Schwebteilchen, welche zum Beispiel in der Luft oder in verschiedenen Arten von Abgasen oder durch Verdünnen erzeugten verdünnten Abgasen und dergleichen enthalten sind. Sie betrifft ferner einen Schwebteilchen-Sammelprobennehmer und einen Schwebteilchen-Analysator.
Beschreibung des Stands der Technik
Als ein Verfahren zum Messen von in der Luft suspendierten Schwebteilchen (im weiteren als SPM bezeichnet) ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein vorbestimmter Luftstrom als Probengas kontinuierlich in ein Probenrohr gesaugt wird, um dadurch die in dem Probengas suspendierten Schwebteilchen als Staub auf einem Bandfilter in einer auf der unterstromigen Seite des Probenrohrs installierten Vakuumkammer kontinuierlich zu sammeln, wobei der gesammelte Staub mit β-Strahlen aus einer β-Strahlenquelle bestrahlt wird, um die durch den zu diesem Zeitpunkt gesammelten Staub durchgelassenen β-Strahlen mittels eines Detektors zu erfassen und hierdurch eine Masse des gesammelten Staubs mit Hilfe einer β-Strahlenabsorbtionsmethode unter Verwendung des Ausgangssignals des Detektors zu messen. Gemäß dem Verfahren kann eine Gesamtkonzentration von in der Atmosphäre enthaltenen SPM quantitativ erfasst werden.
In jüngster Zeit bestand jedoch nicht nur der Wunsch nach einer quantitativen Analyse der Gesamtmenge an SPM, sondern auch der Konzentrationen von einzelnen Komponenten (Elemente). D. h., es war erforderlich, dass der auf dem Filter gesammelte Staub mittels Methoden, wie Ionenchromatographie, Fluoureszenz-Röntgenstrahlenanalyse oder PIXY (charged particle induced X-ray analytical method = analytische Methode mittels durch geladene Teilchen induzierte Röntgenstrahlen) analysiert wird, um hierbei Konzentrationen von in dem Staub enthaltenen, einzelnen Komponenten quantitativ zu analysieren. Ein Analysieren von SPM nicht nur bezüglich des Gesamtgewichts (Masse oder Konzentration), sondern auch bezüglich der in den SPM enthaltenen, einzelnen Komponenten, wie oben beschrieben ist, ist sehr wichtig, um eine SPM-Quelle zu spezifizieren und, basierend auf den Ergebnissen der Analyse, eine brauchbare Luftverschmutzungskontrollmessung durchzuführen.
In dem Fall, dass SPM-Staub auf seine einzelnen Komponenten hin quantitativ analysiert wird, z. B. mittels eines ionenchromatographischen Instruments, eines Fluoureszenz-Röntgenstrahlenanalysators, oder eines PIXY-Analysators, bestand jedoch die Notwendigkeit eine komplizierte Prozedur, wie die Erstellung einer Eichkurve für eine bekannte Teilchenart oder einer Empfindlichkeitskorrektur, in einem der oben beschriebenen Instrumente durchzuführen, bevor eine quantitative Analyse einer SPM-Komponente durchgeführt werden kann.
Bei suspendierten Schwebteilchen, welche in der Luft vorliegen, beeinträchtigen insbesondere die SPM mit einem Durchmesser von 10 μm oder weniger die menschliche Gesundheit, und von SPM mit einem Durchmesser von 2,5 μm oder weniger, welche als Mikroschwebteilchen oder PM2.5 bezeichnet werden, wird berichtet, dass sie einen engen Zusammenhang mit der Todesrate bei Menschen haben.
Als eine der Techniken zum Messen der Masse (Konzentration) von SPM in der Luft gibt es zum Beispiel ein Verfahren, das einen manuell betätigten Probennehmer, wie einen Niedrigvolumenprobennehmer, einsetzt. Der Probennehmer ist insbesondere so aufgebaut, dass er SPM auf einem Filter sammelt, indem eine vorbestimmte Flussrate der Luft kontinuierlich in ein Probenrohr zum Gewinnen eines Probengases gesaugt wird, und dann das Probengas durch den auf der unterstromigen Seite des Probenrohrs angeordneten Filter strömt. Die SPM werden auf dem Filter in diesem Probennehmer einen Tag oder einige wenige Tage lang gesammelt, und anschließend wird deren Masse mittels einer Waage oder dergleichen gemessen, so dass die Konzentration von SPM aus der Masse der gesammelten SPM und der Flussrate des Probengases bestimmt werden kann. (siehe zum Beispiel ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-343319).
In den letzten Jahren gab es eine zunehmende Nachfrage nach einer spezifischeren Zusammensetzungsanalyse von SPM. Deshalb wird ein Filter, auf welchem SPM wie oben beschrieben gesammelt worden ist, mittels eines Röntgenspek trometers zum Bestimmen der Zusammensetzung von SPM analysiert (siehe zum Beispiel die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 10-68684 (1998)). Jedoch hat die oben beschriebene, herkömmliche Methode das Problem, dass sie sehr zeitraubend ist, weil die Messung der SPM mittels einer Waage und die Zusammensetzungsanalyse der SPM mittels eines Röntgenspektrometers separat ausgeführt werden.
Alternativ, als weitere Technik zum Messen der Masse der aus der Luft gesammelten SPM, gibt es eine Technik, die eine sogenannte β-Strahlen-Absorptionsmethode verwendet, wobei die Masse des Filters, auf welchem die SPM gesammelt worden sind, nicht mittels einer Waage gemessen wird, sondern ein Messpunkt, der durch Sammeln von Schwebteilchen auf einem Filter geformt ist, mit β-Strahlen bestrahlt und die Masse der SPM auf der Basis des Detektionswerts der durchgelassenen Strahlen gemessen wird.
Da jedoch der in der β-Strahlen-Absorptionsmethode eingesetzte Filter aus Silikon, Natrium, Zink und dergleichen enthaltenden Glasfasern besteht, welche in Konkurrenz Röntgenstrahlen absorbieren, ist es schwierig gewesen, mit dem Röntgenspektrometer die Zusammensetzungsanalyse der auf dem aus Glasfasern bestehenden Filter gesammelten SPM durchzuführen.
Als Material für den Filter wird ein Fluoroharz, welches eine ausgezeichnete chemische Stabilität und eine niedrige Hygroskopizität hat, hauptsächlich verwendet. Jedoch ist ein aus Fluoroharz bestehender Filter empfindlich gegenüber einer elektrischen Aufladung, so dass ein solcher Filter den Nachteil hat, aufgrund der elektrischen Aufladung zusammen mit den gesammelten Schwebteilchenn auch unerwünschte Stoffe zu absorbieren. Die Absorption der unerwünschten Stoffe aufgrund der elektrischen Aufladung erfolgt, was sich erübrigt mitzuteilen, während des Sammelns der Schwebteilchen mit dem Probennehmer, und insbesondere erfolgt eine solche Absorption merklich während der Messung der Masse des Sammelfilters, welcher von dem Probennehmer zu einer Waage überbracht wurde. Dies ist ein Grund für einen grollen Meßfehler bei der Analyse der Schwebteilchen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung einen Schwebteilchen-Sammelfilter (welcher im Weiteren einfach als Sammelfilter bezeichnet wird) für in der Atmosphäre suspendierte Schwebteilchen bereitzustellen, welcher geeignet ist, eine quantitative Analyse an SPM-Bestandteilen innerhalb eines kurzen Zeitraums, einfach, komfortabel und mit einer guten Genauigkeit durchzuführen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung einen Schwebteilchen-Sammelfilter anzugeben, der in der Lage ist, die Schwebteilchen in geeigneter Weise zu sammeln.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeichnet sich ein Schwebteilchen-Sammelfilter mit einem aus einem porösen Film bestehenden Sammelabschnitt zum Sammeln von in der Luft suspendierten Schwebteilchen als Messmaterial dadurch aus, dass er mit einer vorbestimmten Menge eines von dem Messmaterial verschiedenen Kennzeichnungsmaterials versehen ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schwebteilchen-Sammelfilter eine poröse Schicht aus einem Fluoroharz und eine luftdurchlässige Verstärkungsschicht, welche an einer der Seiten der porösen Schicht angeordnet ist, wobei die Verstärkungsschicht aus einem porösen Harzmaterial mit einer niedrigen elektrischen Aufladungsneigung besteht.

Insbesondere kann die Verstärkungsschicht aus einem nicht-gewebten Stoff bestehen, welcher zum Beispiel aus einem oder einer Vielzahl von Materialien besteht, die aus Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Nylon, Polyester und Polyamid gewählt sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schwebteilchen-Sammelprobennehmer einen eine Vielzahl von jeweils abnehmbaren Filtern haltenden Filterhaltemechanismus und einen Probengaszufuhrmechanismus, welcher das Probengas in einen der von dem Filterhaltemechanismus gehaltenen Filter überleitet und die in dem Probengas enthaltenen Schwebteilchen auf dem Filter sammelt, wobei die Filter mit obigem Sammelfilter versehen sind, und der Probengaszufuhrmechanismus die Schwebteilchen sukzessiv auf der Vielzahl von Filtern sammelt, die in dem Filterhaltemechanismus gehalten sind.

Insbesondere kann der Filterhaltemechanismus einen Drehtisch aufweisen, der um dessen Achse drehbar ist, wobei die jeweiligen Filter an einem Umfang des Drehtisches abnehmbar montiert sind.

Ein Fluoroharz, welches in die poröse Schicht eingebracht wird, ist im Allgemeinen empfindlich gegenüber elektrostatischer Aufladung. Jedoch hat die Verstärkungsschicht eine antistatische Eigenschaft (statisch-entladende Wirkung), so dass die Verstärkungsschicht eine elektrostatische Aufladung der porösen Schicht, welche die Absorption von unerwünschten Stoffen aus der Atmosphäre bewirkt, effektiv verhindert. Somit kann der Schwebteilchen-Sammelfilter gemäß der Erfindung eine merkliche Verbesserung der Genauigkeit der Messung an den gesammelten Schwebteilchen erreichen.

Während ein herkömmlicher Filter aus einem Fluoroharz von einem Stützring gehalten wird, der aus einem anderen Harztyp besteht und um den aus Fluoroharz bestehenden Filter herum angeordnet ist, ist zur Einsparung von Gewicht die gesamte, aus einem Fluoroharz bestehende, poröse Schicht so geformt, dass sie von der Verstärkungsschicht gehalten wird, so dass erfindungsgemäß ferner eine Verringerung in Dicke und Gewicht erreicht werden kann.

Mittels des Schwebteilchen-Sammelfilters, welcher in der Lage ist, Schwebteilchen effektiv zu sammeln, kann eine hoch-empfindliche quantitative Analyse an den Schwebteilchen durchgeführt werden, und überdies kann eine solche Analyse kontinuierlich und in einfacher Weise durchgeführt werden. Ferner können die Schwebteilchen-Sammelfilter einzeln von dem Drehtisch abgenommen werden, was die Sache vereinfacht, d. h. die Handhabung wird stark verbessert.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schwebteilchen-Analysator anzugeben, der in der Lage ist, die Masse oder die Konzentration, sowie die Zusammensetzung von Schwebteilchen in einem aus der Luft entnommenen Probengas einfach und zuverlässig zu analysieren.

Zur Erfüllung dieser Aufgabe umfasst ein Schwebteilchen-Analysator gemäß der Erfindung eine Sammeleinheit zum Sammeln von Schwebteilchen in einem Probengas, eine Massenmesseinheit zum Messen der Masse der Schwebteilchen, und eine Zusammensetzungsanalyseeinheit zum Analysieren der Zusammensetzung der mittels der Sammeleinheit gesammelten Schwebteilchen.

Insbesondere kann die Zusammensetzungsanalyseeinheit so aufgebaut sein, dass die Zusammensetzung der Schwebteilchen mittels Bestrahlen des auf dem Filter geformten Messpunkts mit radioaktiven Strahlen, wie Röntgenstrahlen, oder Elektronenstrahlen analysiert wird.

Vorzugsweise ist die Sammeleinheit so aufgebaut, dass sie es ermöglicht, dass das Probengas durch den Filter hindurchtritt, wodurch der Messpunkt auf dem Filter geformt wird, wobei der Filter aus einem Material gefertigt ist, welches Röntgenstrahlen nur wenig absorbiert.

Ferner kann die Massenmesseinheit so aufgebaut sein, dass die Masse der Schwebteilchen durch Verwenden einer oder einer Kombination von Methoden, gewählt aus einer Röntgenstrahlenabsorptionsmethode, einer Druckverlustmethode und einer Lichtstreumethode, gemessen wird.

Gemäß der Erfindung umfasst der Analysator die Massenmesseinheit und die Zusammensetzungsanalyseeinheit; deshalb können die Masse- und Konzentrationsmessung für die Schwebteilchen, die in dem aus der Luft oder dergleichen entnommenen Probengas enthalten sind, und die Zusammensetzungsanalyse für die Schwebteilchen gleichzeitig oder sukzessiv ausgeführt werden. Zudem gibt es keine Notwendigkeit, die Masse- und Konzentrationsmessung und die Zusammensetzungsanalyse für die Schwebteilchen so durchzuführen, dass Gebrauch von verschiedenen Geräten gemacht wird, wobei zudem nur wenig Platz zum Aufstellen des gesamten Geräts erforderlich ist. Ferner kann Zeit und Mühe zum Überführen der gesammelten Schwebteilchen von dem Massenmessgerät zu dem Zusammensetzungsanalysiergerät eingespart werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Masse- und Konzentrationsmessung, sowie die Zusammensetzungsanalyse, der Schwebteilchen in einfacher Weise zu automatisieren.

Gemäß der Erfindung kann zum Beispiel ein bekanntes Röntgenspektrometer für die Zusammensetzungsanalyseeinheit ohne Modifikation verwendet werden, wobei die auf dem Messpunkt gesammelten Schwebteilchen nicht-zerstörend analysiert werden können.

Gemäß der Erfindung ermöglicht der aus Materialien, die Röntgenstrahlen nur wenig absorbieren, gefertigte Filter, dass die Röntgenzusammensetzungsanalyse einfach und zuverlässig ausgeführt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Massenmessmethode vorzugsweise geeignet aus der β-Strahlen-Absorptionsmethode, der Druckverlustmethode und der Lichtstreumethode gewählt.

1 ist eine Darstellung eines beispielhaften Aufbaus eines Messinstruments, in welchem ein Sammelfilter für in der Luft suspendierte Schwebteilchen gemäß der Erfindung eingesetzt ist;
2 ist eine Darstellung einer Struktur eines Hauptteils in dem Instrument;
3 ist eine Kurve, in welcher die Ergebnisse einer mit einem PIXY-Analysator durchgeführten quantitativen Analyse von durch den Sammelfilter gesammelten SPM dargestellt sind;
4 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel eines Sammelfilters für in der Luft suspendierte Schwebteilchen gemäß der Erfindung zeigt;
5A und 5B sind eine Darstellung und ein vertikaler Schnitt, die jeweils in schematischer Weise den Aufbau eines erfindungsgemäßen Sammelfilters zeigen;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die in schematischer Weise den Aufbau einer Filtereinheit, die mit dem Sammelfilter von 5 verbunden ist, zeigt;
7 veranschaulicht in schematischer Weise den Aufbau eines Schwebteilchen-Sammelprobennehmers, welcher die Filtereinheit von 6 verwendet;
8 ist eine Draufsicht, welche in schematischer Weise den Aufbau eines Hauptteils des Probennehmers zeigt;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die in schematischer Weise den Aufbau eines Montageabschnitts in dem Probennehmer von 8 zeigt;
10 ist eine vertikale Schnittansicht, die in schematischer Weise den Aufbau des Montageabschnitts von 9 zeigt;
11 zeigt schematisch den Aufbau eines Schwebteilchen-Analysators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
12 zeigt schematisch den Aufbau eines Hauptteils in der Ausführungsform von 11;
13 ist eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau eines Schwebteilchen-Analysators gemäiß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
14 zeigt schematisch den Aufbau eines Hauptteils in der Ausführungsform von 13; und
15 zeigt schematisch den Aufbau einer Modifikation der in 12 gezeigten Ausführungsform.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es erfolgt nun eine Beschreibung von Einzelheiten der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung. 1 zeigt eine Skizze einer Vorrichtung 1, in welcher SPM unter Verwendung eines Sammelfilters gemäß der Erfindung gesammelt werden, um eine Konzentration (eine Masse) aller gesammelten SPM zu messen, und 2 zeigt eine Struktur eines Hauptteils hiervon. In 1 steht die Bezugszahl 2 für einen Bandfilter zum Sammeln von SPM (dessen Struktur im Einzelnen später beschrieben wird), wobei der Bandfilter 2 um eine Zufuhrhaspel 3 in Form einer Rolle gewickelt ist. Die Bezugszahl 4 steht für eine Aufnahmehaspel, welche den aus der Zufuhrhaspel 3 zugeführten Bandfilter 2 aufnimmt, wobei eine Kammer 5, in welcher SPM gesammelt und eine Konzentration hiervon gemessen wird, zwischen der Zufuhrhaspel 3 und der Aufnahmehaspel 4 angeordnet ist. Es sei bemerkt, dass die Bezugszahl 6 für eine Transporthaspel zum Bewegen des Bandfilters 2 steht, welche mit einem Transportsensor 6a zum Erfassen einer Transportlänge (eine Bewegungslänge) des Bandfilters 2 aus der Zufuhrhaspel 3 ausgerüstet ist, um den Bandfilter 2 μm eine vorbestimmte Länge zu bewegen.
Die Kammer 5 umfasst eine Einlassöffnung für den Bandfilter 2, welche an einer Endseite hiervon ausgebildet ist, eine Auslassöffnung für den Bandfilter 2, welche an der anderen Endseite hiervon ausgebildet ist, und einen Filterhalteabschnitt 7 zum horizontalen Halten und Führen des Bandfilters 2, welcher im Innenraum hiervon angeordnet ist. Z. B. sind, wie in 2 gezeigt ist, in einer horizontalen Haltefläche 7a des Filterhalteabschnitts 7 eine Vielzahl von Gasdurchtrittslöchern 8b und ein in der Draufsicht in Form eines Sechsecks mittig der vorigen angeordnetes Gasdurchtrittsloch 8a ausgebildet, so dass SPM auf dem Bandfilter 2 gesammelt werden können. Eine β-Strahlenquelle 9, welche β-Strahlen in Richtung zum Bandfilter 2 zu dessen Bestrahlung aussendet, ist unterhalb der Unterseite des Filterhalteabschnitts 7 und unterhalb der Sammelposition von SPM (unterhalb der Unterfläche des Bandfilters 2) angeordnet, und ein β-Strahlendetektor 10, welcher die durch den Bandfilter 2 durchgelassenen β-Strahlen erfasst, ist über dem Filterhalteabschnitt 7 (über der Oberseite des Bandfilters 2) so angeordnet, dass er der β-Strahlenquelle 9 gegenüberliegt. Es sei bemerkt, dass ein Ausgangssignal des β-Strahlendetektors 10 einem Berechnungssteuerabschnitt, welcher später beschrieben wird, zugeführt wird.
Z. B. ist ein Zyklonvolumenprobensammler 12, welcher in der Lage ist, ein vorbestimmtes Luftvolumen der Luft durch ein Lufteinlassrohr 11 zu entnehmen, mit einer Endseite (einer oberstromigen Seite) der Kammer 5 verbunden, während ein Luftauslassrohr (nicht gezeigt), welches mit einer Probenentnahmepumpe (nicht gezeigt), beispielsweise eine Vakuumpumpe, ausgestattet ist, mit der anderen Endseite (eine unterstromige Seite) der Kammer 5 verbunden ist. Luft wird durch einen Saugvorgang der Probenentnahmepumpe in den Volumenprobennehmer 12 eingebracht, wobei die Luft 13 mit SPM einer Konzentration, die durch die Einwirkung des Volumenprobennehmers 12 erhöht ist, in die Kammer 5 geleitet wird, durch den Bandfilter 2 hindurch tritt, durch das Gasdurchtrittsloch 8a des Filterhalterabschnitts 7 strömt, und anschließend aus der Kammer 5 befördert wird. Es sei bemerkt, dass die Menge der von dem Volumenprobennehmer 12 angesaugten (entnommenen) Luft dem später beschriebenen Berechnungssteuerabschnitt zugeführt wird.
Es sei bemerkt, dass der Berechnungssteuerabschnitt in 1, welcher durch die Bezugszahl 14 bezeichnet ist, nicht nur jeden Abschnitt der Vorrichtung 1 kontrolliert, sondern auch Berechnungen einer Konzentration durchführt, wobei es sich hierbei z. B. um einen Personalcomputer handelt, wobei ein Anzeigeabschnitt, welcher mit der Bezugszahl 14a bezeichnet ist, ein Berechnungsergebnis oder dergleichen anzeigt.
Es erfolgt nun die Beschreibung einer Struktur des Bandfilters 2 unter Bezugnahme auf die 2; der Bandfilter 2 hat z. B. eine Länge von 40 m und eine Breite W von 4 cm. Der Bandfilter 2 ist aus einem SPM-Sammelabschnitt 15, bestehend aus einem porösen Film, dessen Material Fluoroharz (z. B. Tetrafluouroethylenharz) ist, und einer gasdurchlässigen Verstärkungsschicht 16, welche dem SPM-Sammelabschnitt 15 hinterlegt ist, zusammengeseht, und enthält ein von dem Messmaterial verschiedenes Kennzeichnungsmaterial 17 in einer vorbestimmten Menge in der Verstärkungsschicht 16, wobei der Bandfilter 2 in der Kammer 5 der Vorrichtung 1 in solcher Weise platziert ist, dass sich der SPM-Sammelabschnitt 15 auf dessen Oberseite (der Seite des β-Strahlendetektors 10) und die Verstärkungsschicht 16 an dessen Unterseite (der Seite der β-Strahlenquelle 9) befinden.
Eine Dicke des Bandfilters 2 liegt vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200 μm und beträgt stärker bevorzugt im Mittel ca. 140 μm. Ein Gewicht des Bandfilters 2 liegt vorzugsweise im Bereich von 1.1 bis 3.0 mg/cm² und beträgt stärker bevorzugt ca. 1.5 mg/cm².
Eine Dicke des SPM-Sammelabschnitts 15 liegt vorzugsweise im Bereich von 80 bis 90 μm, und ein Gewicht hiervon liegt vorzugsweise im Bereich von 0.1 bis 1 mg/cm², und beträgt stärker bevorzugt ca. 0.3 mg/cm². Ein Gewicht der Verstärkungsschicht 16, welche dem SPM-Sammelabschnitt 15 hinterlegt ist, liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 2 mg/cm² und beträgt stärker bevorzugt ca. 1.2 mg/cm². Als Verstärkungsschicht 16 ist ein nicht-gewebter Stoff mit einer niedrigen Hygroskopizität bevorzugt, welcher aus Polyethylen, Polyethylenterephtalat, Nylon, Polyester oder Polyamid hergestellt ist, und dem SPM-Sammelabschnitt 15 lokal mit Hilfe eines vorbestimmten Mittels anhaftet. Vorzugsweise ist das Kennzeichnungsmaterial 17 als ein von den in der Luft enthaltenen SPM (Messmaterial) verschiedenes Material in der Verstärkungsschicht 16 enthalten, und in einem Fall, wo eine quantitative Analyse nach einer Messung der Konzentration von SPM mit β-Strahlen mit einem PIXY-Analysator durchgeführt wird, wird ein Element, welches aus der Gruppe, beste hend aus Ti, Br, In, Pd, und dergleichen gewählt ist, verwendet, und ein Verfahren angewendet, bei welchem die Verstärkungsschicht 16 mit dem Element imprägniert wird oder dieses darin verwoben ist, so dass das Element in einer vorbestimmten Menge darin enthalten ist. In einem Fall, wo die quantitative Analyse mit einem ionenchromatographischen Instrument durchgeführt wird, wird eine Methode angewendet, bei welcher die Verstärkungsschicht 16 mit einem Element imprägniert wird, oder dieses darin verwoben ist, welches aus der Gruppe, bestehend aus Al, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Zn, und dergleichen gewählt ist, so dass das Element in einer vorbestimmten Menge darin enthalten ist. Der Grund, warum das Kennzeichnungsmaterial 17 in der Verstärkungsschicht 16 enthalten ist, liegt darin, dass es wegen des SPM-Sammelabschnitts 15 aus Fluoroharz schwierig ist, dass das Kennzeichnungsmaterial 17 in einer definierten Weise in dem SPM-Sammelabschnitt 15 enthalten ist, während die Verstärkungsschicht 16 als ein nicht-gewebter Stoff mit einer niedrigen Hygroskopizität, welcher aus einem aus Polyethylen, Polyethylenterephtalat, Nylon, Polyester und Polyamid besteht, das Kennzeichnungsmaterial 17 in einer definierten Weise enthalten kann.
Es erfolgt nun die Beschreibung eines Beispiels einer Messmethode von SPM in der Atmosphäre unter Verwendung eines Bandfilters 2 mit der oben beschriebenen Struktur. Wie in 1 gezeigt ist, wird der Bandfilter zwischen der Zufuhrhaspel 3 und der Aufnahmehaspel 4 platziert, so dass er sich um die Transporthaspel 6 wickelt und durch den Innenraum der Kammer 5 hindurch tritt. Hierbei befindet sich ein Teil des Bandfilters 2 an einer Probenentnahmeposition und bleibt in diesem Zustand stationär.
Durch den Saugvorgang einer Probenentnahmepumpe auf der unterstromigen Seite der Kammer 5 wird im stationären Zustand Luft entnommen und in den Volumenprobennehmer 12 eingebracht, wobei die Luft 13, in welcher eine SPM-Konzentration durch die Einwirkung des Volumenprobennehmers 12 erhöht ist, in die Kammer 5 eingebracht wird, durch den Bandfilter 2 strömt, durch das Luftdurchtrittsloch 8a des Filterhalteabschnitts 7 strömt und hiernach aus der Kammer 5 gelangt. Zu diesem Zeitpunkt werden in der Kammer 5 in der Luft 13 enthaltene SPM auf dem SPM-Sammelabschnitt 15 des Bandfilters 2 gesammelt, während die entnommene Luft 13 durch den Bandfilter 2 strömt, und, wie in 2 gezeigt ist, Messpunkte, die durch die Bezugszahl 18 gekennzeichnet sind, geformt werden. Die Messpunkte 18 werden geformt, indem die gesam melte Luft in einem stationären Zustand des Bandfilters 2 für einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. eine Stunde) durch diesen strömt.
Ein Messpunkt 18, welcher auf dem Bandfilter 2 geformt wird, indem eine Luftprobe für eine vorbestimmte Zeit durchgeleitet wird, wird mit β-Strahlen von der β-Strahlenquelle 9 bestrahlt, um die durch den Bandfilter 2 zu diesem Zeitpunkt durchgelassenen β-Strahlen mit dem β-Strahlendetektor 10 zu erfassen. Ein von dem β-Strahlendetektor 10 abgegebenes Intensitätssignal wird einer vorbestimmten, rechnerischen Verarbeitung in dem Berechnungssteuerabschnitt 14 unterzogen, um hierdurch ein Gesamtgewicht des Staubs, d. h. der gesammelten SPM, zu gewinnen, und es erfolgt eine weitere rechnerische Verarbeitung, wobei die eingesaugte Luftmenge verwendet wird, um hierdurch eine Konzentration der gesammelten SPM zu gewinnen. Nach der Messung wird die Transporthaspel 6 betätigt, um den Bandfilter 2 um eine vorbestimmte Länge zu bewegen, wodurch die Messpunkte 18 in Richtung zur Aufnahmehaspel 4 bewegt werden, und ein neuer Abschnitt des Bandfilters 2 wird an der Sammel- und Messposition platziert, wobei ein Bereitschaftszustand für die nächste Sammlung und Messung eingenommen wird.
Um SPM in dem gesammelten Staub auf die enthaltenen, einzelnen Komponenten hin quantitativ zu analysieren, wird ein Messpunkt 18 auf dem Bandfilter 2 beispielsweise mit einem PIXY-Analysator analysiert, wodurch es möglich ist, einzelne Komponenten von SPM im Staub quantitativ zu analysieren. Da eine Komponente (ein Element), welches von den Messkomponenten verschieden ist, als Kennzeichnungsmaterial 17 in der Verstärkungsschicht 16 des Bandfilters 2 enthalten ist, wird in diesem Fall eine Empfindlichkeitskorrektur in dem PIXY-Analysator durchgeführt; hierdurch wird eine Messung einer Konzentration einer gewünschten Messkomponente in den SPM mit einer guten Genauigkeit und einer hohen Empfindlichkeit ermöglicht.
3 zeigt ein Signal 19, welches gewonnen wurde, indem ein Punktabschnitt 18 mit dem PIXY-Analysator als Modell gemessen wird, wobei die Symbole P₁-P₅ Peak-Signale sind, welche den, in dem in den Messpunkten 18 gesammelten Staub (SPM) enthaltenen Elementen (Komponenten), wie Na, S, Cl, Ca und Fe, entsprechen, wobei die Höhe eines Peaks proportional zur Konzentration (Menge) eines zugehörigen Elements ist.
Das Symbol P_S ist ein Ti entsprechendes Peaksignal, das als ein Kennzeichnungsmaterial 17 in der Verstärkungsschicht 16 des Bandfilters 2 enthalten ist. Wenn die Konzentration (Menge) von Titan als Kennzeichnungsmaterial 17 beispielsweise 1 ppm beträgt, gibt eine Peakhöhe des Peaksignals P_S 1 ppm an; deshalb kann eine korrekte Konzentration (Menge) jedes Elements mit der Peakhöhe als Referenz bestimmt werden.
In einem Fall, wo der Bandfilter 2 nur aus dem SPM-Sammelabschnitt 15 besteht, dessen Material Fluoroharz ist, und eine geringe Dicke von beispielsweise 80 bis 90 μm und ein geringes Gewicht von beispielsweise 0.3 mg/cm² aufweist, ist die Zugfestigkeit des Bandfilters 2 so gering, dass er für eine intermittierende automatische Messung nicht geeignet ist, wohingegen in der obigen Ausführungsform der Bandfilter eine Struktur hat, in welcher die gasdurchlässige Verstärkungsschicht 16 mit einem Gewicht von beispielsweise 1.2 mg/cm² (Mittelwert) als eine Verstärkung des dünnen und leichten SPM-Sammelabschnitts 15 verwendet wird, wodurch die Zugfestigkeit des Bandfilters 2 erhöht werden kann, während die Dicke des Bandfilters 2 vermindert wird. Das heißt, der Bandfilter 2 ist in der obigen Ausführungsform für ein automatisches Messverfahren, in welchem der Bandfilter 2 in einem vorbestimmten Spannungszustand beim Sammeln von SPM gehalten wird, besonders geeignet.
Da in der oben beschriebenen Ausführungsform die Verstärkungsschicht 16 dem SPM-Verstärkungsabschnitt 15 des Bandfilters 2 lokal anhaftet, kann eine Struktur eingesetzt werden, in welcher die Dicke eines Abschnitts, auf welchem die Verstärkungsschicht 16 nicht anhaftet, vermindert ist, welche dann beispielsweise nur 80 bis 90 μm dick ist, wobei das Gewicht des Abschnitts auf einen Wert in der Größenordnung von beispielsweise 0.3 mg/cm² vermindert wird, wodurch es möglich ist, das Gewicht (Dichte) des Bandfilters 2 auf einen Wert in der Größenordnung von im Mittel 1.5 mg/cm² zu vermindern; deshalb kann die von dem SPM-Sammelabschnitt 15 absorbierte β-Strahlungsmenge vermindert werden, um hierdurch die Empfindlichkeit der Messung zu erhöhen. 4 zeigt ein Beispiel eines Sammelfilters bezüglich einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung, wobei in dieser Ausführungsform eine Struktur angenommen ist, in welcher ein Sammelfilter 2A nur aus dem SPM-Sammelabschnitt 15A aufgebaut ist, und der SPM-Sammelabschnitt 15A nicht nur mit einem porösen Film aus Glasfasern geformt ist, sondern ebenso ein Kennzeichnungsmaterial 17A in dem SPM-Sammelabschnitt 15A enthalten ist. Als Kennzeichnungsmaterialien können vorzugsweise verschiedene Sorten von Elementen verwendet werden, die in der vorgenannten Ausführungsform beispielhaft dargestellt sind.
Während der Sammelfilter 2A in dieser Ausführungsform auch in einem automatischen Messverfahren verwendet werden kann, wie es beim Bandfilter 2 in der vorigen Ausführungsform der Fall ist, kann ein Typ von Sammelfilter verwendet werden, welcher SPM in der Atmosphäre in einem Zustand sammelt, in dem er für 24 Stunden stationär ist. In diesem Fall hat der Sammelfilter 2A nicht die Form eines Bandes, sondern ist in der Draufsicht als ein einzelnes kreisförmiges Blatt mit einem Durchmesser in der Größenordnung von beispielsweise mehreren Zentimetern geformt.
Es sei bemerkt, dass die Sammelfilter 2 und 2A gemäß der Erfindung bei der Messung nicht auf das β-Strahlenabsorptionsverfahren als Messverfahren eingeschränkt sind, sondern dass auch andere Messinstrumente, welche auf einem Druckverlustverfahren oder einem Lichtstreuverfahren basieren, eingesetzt werden können.
Wie oben beschrieben ist, wird in einem Sammelfilter der Erfindung SPM als Staub gesammelt und anschließend eine Messung an den gesammelten SPM mit einem PIXY-Analysator, einem Fluoreszenz-Röntgenstrahlenanalysator und einem ionenchromatographischen Instrument durchgeführt, um hierdurch zu ermöglichen, dass eine Empfindlichkeitskorrektur in dem PIXY-Analysator oder dergleichen durchgeführt wird, wodurch eine quantitative Analyse einzelner SPM-Komponenten mit einer guten Genauigkeit möglich ist. Demzufolge können mit dem eingesetzten Sammelfilter nicht nur eine Gesamtmenge von SPM in der Luft, sondern auch einzelne Komponenten hiervon mit guter Genauigkeit quantitativ analysiert werden.
Die 5A und 5B zeigen einen Schwebteilchen-Sammelfilter (im Weiteren einfach als Filter bezeichnet) gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung. Dieser Filter 101 wird zum Sammeln der in einem Probengas enthaltenen Schwebteilchen verwendet. Zum Beispiel ist der Filter zum Sammeln von SPM in der Atmosphäre, insbesondere Feinschwebteilchen, wie PM2.5, geeignet. Der Filter 101 hat in einer Draufsicht beispielsweise die Form eines Kreises und eine Vielschichtenstruktur (Zweischichtenstruktur) mit einer porösen Schicht 102 als Filterkörper, welche aus einem Fluoroharz besteht, und einer Verstärkungsschicht 103, die luftdurchlässig ist und auf einer der Seiten der porösen Schicht 102 (Unterseite in der Figur) angeordnet ist, wobei die Verstärkungsschicht 103 aus einem porösen Harz besteht, welches eine niedrige elektostatische Aufladungsneigung hat.
Insbesondere umfasst die poröse Schicht 102 einen porösen Film aus einem Fluoroharz, wie Tetrafluoroethylenharz. Die Verstärkungsschicht 103 umfasst einen nicht-gewebten Stoff, welcher aus einem oder einer Vielzahl von Materialien besteht, die aus Polyethylen, Polyetyhlenterephthalat, Nylon, Polyester und Polyamid gewählt sind, und eine niedrige hygroskopische Eigenschaft aufweisen. Die poröse Schicht 102 und Verstärkungsschicht 103 werden mit einem geeigneten Verfahren miteinander verbunden, wie etwa Verkleben.
Insbesondere weist die poröse Schicht 102 des Filters 101 eine Dicke von beispielsweise 80 bis 90 μm auf. Das Gewicht der porösen Schicht 102 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 1 mg/cm². In dieser Ausführungsform beträgt das Gewicht ca. 0,3 mg/cm². Andererseits liegt das Gewicht der Verstärkungsschicht 103 vorzugsweise in einem Bereich von 1,0 bis 2,0 mg/cm². In dieser Ausführungsform beträgt das Gewicht ca. 1,2 mg/cm².
Ferner liegt die Gesamtdicke des Filters 101 vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 200 μm als ein Mittelwert. In dieser Ausführungsform beträgt die Dicke ca. 140 μm. Ferner liegt das Gewicht des Filters 101 vorzugsweise in einem Bereich von 1,0 bis 3,0 mg/cm² als ein Mittelwert. In dieser Ausführungsform beträgt das Gewicht ca. 1, 5 mg/cm².
6 zeigt ein Beispiel einer Filtereinheit 104, in welcher der Filter 101 montiert ist. Diese Filtereinheit 104 ist so aufgebaut, dass sie den Filter 101 zwischen einer Basisplatte 105 und einer Rückhalteplatte 106 hält, und ermöglicht, dass das Probengas durch den dazwischen gehaltenen Filter 101 strömen kann. Diese Filtereinheit 104 ist beispielsweise in einem Strömungsdurchgang (nicht gezeigt) des Probengases platziert.
Insbesondere ist die Basisplatte 105 eine Platte, welche in der Draufsicht im Wesentlichen die Form eines Rechtecks hat und mit einem Mittelabschnitt versehen ist, der gegenüber der Umgebung stufenförmig abgesenkt ist. Dieser Mit telabschnitt dient als ein Filtermontageabschnitt 107, an den der Filter 101 montiert wird. Der Filtermontageabschnitt 107 weist einen ringförmigen Abschnitt 108 auf, der an dessen Innenumfang geformt ist, und so gestaltet ist, dass er gegen den Außenumfang des Filters 101 stößt, sowie eine Vielzahl von Durchgangslöchern 109 und eine Vielzahl von Brücken 110, die in dessen Mittelabschnitt geformt sind, wobei die Durchgangslöcher dazu dienen, das Probengas hindurchtreten zu lassen, und wobei die Brücken, die eine geeignete Form haben und von der unterstromigen Seite (untere Seite in der Figur) des Filters gegen den Filter 101 stoßen, dazu dienen, zu verhindern, dass der Filter 101 zur unterstromigen Seite hin verformt wird und durch die Strömung des Probengases bricht.
Zusätzlich umfasst die Basisplatte 105 einen dicken Plattenabschnitt 111 und einen Motageseitenabschnitt 112, wobei der dicke Plattenabschnitt 111 an einem Ende einer der Seiten (Oberseite) der Basisplatte 105 geformt ist, mit einer Oberseite, die gegenüber dem restlichen Abschnitt dieser Seite mit einer der Dicke der Rückhalteplatte 106 entsprechenden Dicke erhöht ist, und wobei der restliche Abschnitt dieser Seite, mit Ausnahme des dicken Plattenabschnitts 111, als Montageseitenabschnitt 112 zum Aufnehmen der Rückhalteplatte 106 dient. Es sei bemerkt, dass der Montageseitenabschnitt 112 und der Rückhalteabschnitt 106 so geformt sind, dass sie im Wesentlichen die gleiche Form und Größe haben. Wenn die Rückhalteplatte 106 über dem Montageseitenabschnitt 112 platziert wird, ist die Oberseite der Rückhalteplatte 106 im Wesentlichen eben mit der Oberseite des dicken Plattenabschnitts 111.
Andererseits ist die Rückhalteplatte 106 eine Platte, die in der Draufsicht im Wesentlichen die Form eines Rechtecks hat, und mit einem Durchgangsloch 113 im Wesentlichen in deren Mitte versehen ist, welches Durchgangsloch 113 wie jenes des Filters 101 in der Draufsicht die Form eines Kreises hat, und einen Durchmesser hat, der ein wenig kleiner ist als der Durchmesser des Filters 101. Demzufolge ist die Mitte des Filtermontageabschnitts 107 der Basisplatte 105 so gestaltet, dass sie automatisch mit der Mitte des Durchgangslochs 113 der Rückhalteplatte 106 zusammenfällt, wenn die Rückhalteplatte 106 über dem Montageseitenabschnitt 112 der Basisplatte 105 platziert wird, wie in 9 gezeigt ist. Wenn somit der Filter 101 in den Filtermontageabschnitt 107 der Basisplatte 105 platziert und die Rückhalteplatte 106 über dem Montageseitenabschnitt 112 platziert wird, wodurch die Befestigung des Filters 101 zwischen der Basisplatte 105 und der Rückhalteplatte 106 abgeschlossen ist, wird der Filter 101 zwischen den dem ringförmigen Abschnitt der Basisplatte 105 bzw. dem Umfang des Durchgangslochs 113 der Rückhalteplatte 106 angrenzenden Abschnitten festgehalten.
7 zeigt einen Schwebteilchen-Probennehmer 114 (im Weiteren einfach als Probennehmer bezeichnet), an welchem die Filtereinheiten 104 zum Sammeln der Schwebteilchen befestigt sind. Dieser Probennehmer 114 kann zum Sammeln der in dem Probengas S enthaltenen Schwebteilchen verwendet werden, und ist zum Sammeln von SPM, insbesondere der Feinschwebteilchen, wie PM2.5, in der Luft geeignet.
Der Probennehmer 114 umfasst einen Filterhaltemechanismus 115 und einen Probengaszufuhrmechanismus 116, wobei der Filterhaltemechanismus 115 eine Vielzahl von Filtereinheiten 104 hält, die jeweils abnehmbar sind, und die Filter 101 zwischen der Basisplatte 105 und der Rückhalteplatte 106 halten, wobei der Probengaszufuhrmechanismus 116 das Probengas durch eine der Vielzahl von Filtereinheiten 114 passieren lässt, um die in dem Probengas enthaltenen Schwebteilchen auf dem in dieser Filtereinheit 114 gehaltenen Filter 101 zu sammeln, und wobei der Probengaszufuhrmechanismus 116 so aufgebaut ist, dass die Schwebteilchen auf den Filtern 101 in einer Vielzahl von in dem Filterhaltemechanismus 115 gehaltenen Filtereinheiten 114 sukzessiv gesammelt werden.
Der Filterhaltemechanismus 115 umfasst, wie in den 7 und 8 gezeigt ist, einen um seine vertikale Mittelachse J drehbaren Drehtisch 117 und eine Antriebseinheit 118, einschließlich eines Motors oder dergleichen, zum Drehen des Drehtisches 117, wobei eine Vielzahl der Filtereinheitsmontagebuchten 119 (12 Buchten in dem gezeigten Beispiel) auf dem Umfang des Drehtisches 117 vorgesehen sind, wobei die Filtereinheiten 114 darin abnehmbar montiert sind.
Wie in 8 gezeigt ist, wird der Drehtisch 117 von der Antriebseinheit 118 in einer vorbestimmten Richtung R (zum Beispiel im Uhrzeigersinn) in einem vorbestimmten Winkel in einem geeigneten Zeitraum, nämlich intermittierend, bewegt. Gemäß dieser Ausführungsform ist er so eingestellt, dass er sich alle 24 Stunden um 30° dreht.
Die Vielzahl von Filtereinheitsmontagebuchten 119 sind mit einem gleichen Abstand entlang dem Umfang des Drehtisches 117 beabstandet, und jede der Filtereinheitsmontagebuchten 119 ist, wie in 9 gezeigt ist, von dem Umfang des Drehtisches 117 zu dessen Mitte hin mit einer geeigneten Länge versetzt, und die versetzten Abschnitte haben in einer Draufsicht die Form eines Rechtecks.
Ferner ist die Filtereinheitsmontagebucht 119 mit einem Vorsprungsabschnitt 120, welcher zur Innenseite vorragt, an dem unteren Rand des Umfangs der Filtereinheitsmontagebucht 119 versehen, so dass der Umfang der Filtereinheit 104 durch den Vorsprungsabschnitt 120 gehalten wird, wenn die Filtereinheit 104 in die Filtereinheitsmontagebucht 119 von deren Seite zur Innenseite hin eingefügt wird.
Zusätzlich ist die Filtereinheitsmontagebucht 119 mit einer Vielzahl von Federgliedern 121 (zwei Glieder in der Figur) versehen. Wie in 9 gezeigt ist, stoßen jeweilige Federglieder 121 gegen die Oberseite der Filtereinheit 104, die über dem Vorsprungsabschnitt 120 gehalten wird, und spannt die Filtereinheit 104 nach unten vor, so dass die Federglieder 121 dazu dienen können, zu verhindern, dass die Filtereinheit 104 einfach von der Filtereinheitsmontagebucht 119 fällt.
Der Probengaszufuhrmechanismus 116 hat eine obere Kammer 122, eine untere Kammer 124, ein Probengaseinlassrohr 125 und ein Probengasauslassrohr 126, wobei die obere Kammer 122 oberhalb der Filtereinheitsmontagebucht 119 platziert ist, die auf dem Umfang des Drehtisches 117 vorgesehen ist, die untere Kammer 123 in Bezug auf den Montageabschnitt 105 gegenüber der oberen Kammer 109 platziert ist, die Versetzungseinheit 124 die beiden Kammern 122, 123 stützt und die beiden Kammern 122, 123 in einer Richtung, in der sie voneinander getrennt oder einander angenähert werden, bewegt, das Probengaseinlassrohr 125 das Probengas in die obere Kammer 122 zuführt, und das Probengasauslassrohr 126 das in die untere Kammer 123 übertragene Probengas nach außen abgibt. Es sei bemerkt, dass eine Probenentnahmepumpe (nicht gezeigt), wie eine Vakuumpumpe, an einer geeigneten Position des Probengasauslassrohrs 126 installiert ist. Die Probenentnahmepumpe ist so gesteuert, dass sie die Luft unter Verwenden einer Massenflusskontrolleinrichtung (nicht gezeigt), einer Differenzendruckmethode oder dergleichen ansaugt, wobei die Saugfluss rate so eingestellt werden kann, dass die spezifizierte Flussrate, d. h. 16,7 L/min, vorliegt.
Die obere Kammer 122 ist mit einem Probengaszufuhranschluss 127 in deren unteren Ende versehen, welcher Zufuhranschluss 127 gegen die Oberseite der Rückhalteplatte 106 stößt, um das Durchgangsloch 113 der den Filter 101 haltenden Rückhalteplatte 106 zu überdecken, und dient dazu, das durch das Probengaseinlassrohr 125 strömende Probengas S auf die Oberseite des Filters 101 zu leiten. Die untere Kammer 123 ist mit einem Probengasaufnahmeanschluss 128 in deren unteren Ende versehen, welcher Aufnahmeanschluss 128 gegen die Unterseite der Basisplatte 105 stößt, um alle Durchgangslöcher 109 (oder den Filtermontageabschnitt 107) der den Filter 101 haltenden Basisplatte 105 zu überdecken, und dient dazu, das durch den Filter 101 von seiner Oberseite zu seiner Unterseite strömende Probengas aufzunehmen.
Die Versetzungseinheit 124 umfasst, wie in 6 gezeigt ist, einen oberen Kammerarm 131, einen unteren Kammerarm 134, ein stangenartiges Glied 137 und eine Führungsstange 138, wobei der obere Kammerarm 131 die obere Kammer 122 stützt und eine Hohlschraube 129 und ein Führungsloch 130 aufweist, die vertikal angeordnet sind, der untere Kammerarm 134 die untere Kammer 123 stützt und eine Hohlschraube 132 und ein Führungsloch 133 aufweist, die vertikal angeordnet sind, das stangenartige Glied 137 durch die Hohlschrauben 129, 132 eindringt, mit den Steckschrauben 135, 136, die zu den Hohlschrauben 129, 132 passen, in Gewindeeingriff ist, und um seine eigene Vertikalachse drehbar ist, und die Führungsstange 138 durch die Führungslöcher 130, 133 eindringt. Es sei bemerkt, dass die Hohlschrauben 129, 132 einander gegenüberliegend in Gewindeeingriff sind, und demzufolge die Steckschrauben 135, 136 des stangenartigen Glieds 137 ebenso einander gegenüberliegend in Gewindeeingriff sind.
Wenn bei der Versetzungseinheit 124, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, das stangenartige Glied 137 in einer Richtung gedreht wird, wird der obere Kammerarm 131 mit der Hohlschraube 129, die zu der Steckschraube 135 des stangenartigen Glieds 137 passt, unter Führung der Führungsstange 138 nach oben versetzt, und der untere Kammerarm 134 mit der Hohlschraube 132, die zu der Steckschraube 137 des stangenartigen Glieds 137 passt, unter Führung der Führungsstange 138 nach unten versetzt. Als ein Ergebnis einer solchen Versetzung wird die obere Kammer 122, die von dem oberen Kammerarm 131 gestützt ist, nach oben versetzt, und die untere Kammer 123, die von dem unteren Kammerarm 134 gestützt ist, wird nach unten versetzt, wobei die beiden Kammern 122, 123 voneinander weg bewegt werden.
Wenn im Gegensatz hierzu, das stangenartige Glied 137 in der anderen Richtung gedreht wird, wird der obere Kammerarm 131 unter Führung der Führungsstange 138 nach unten versetzt, und der untere Kammerarm 131 wird unter Führung der Führungsstange 138 nach oben versetzt. Als ein Ergebnis einer solchen Versetzung wird die obere Kammer 122 nach unten versetzt und die untere Kammer 123 wird nach oben versetzt, und die beiden Kammern 122, 123 nähern sich einander an, und die obere Kammer 122 und die untere Kammer 123 die Filtereinheit 104, die mit dem Filter 101 eingefügt wird, schließlich zwischen ihnen festhalten.
Es sei bemerkt, dass der Größenseparator 139 in dem oberstromigen Abschnitt des Probengaseinlassrohrs 125 angeordnet ist. Der Größenseparator ist so eingerichtet, dass er die in der Luft enthaltenen SPM nach PM2.5 und PM10 einteilt, um die Schwebteilchen mit einem Durchmesser, der größer ist als ein vorbestimmter Wert abzufangen, und selektiv die Feinschwebteilchen mit einem Durchmesser, der kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, über das Probengaseinlassrohr 125 der oberen Kammer 122 zuzuführen.
Als Größenseparator 139 liegt beispielsweise ein Zyklon vor, welcher die Teilchengröße durch die Zentrifugaltrennung in dem Wirbelfluss des Probengases einteilt, oder ein Impaktor, welcher selektiv Proben der Schwebteilchen mit kleinem Durchmesser entnimmt, indem Gebrauch von einem Stoßeffekt innerhalb des Probengases S gemacht wird.
Der Probennehmer 114 ist, wie in den 7 und 8 gezeigt ist, mit einer Abdeckung 140 versehen, die den Drehtisch 117 vollständig bedeckt. Die Abdeckung 114 trennt die in dem Drehtisch 117 gehaltenen Filtereinheiten 104 von der Außenseite der Abdeckung 114, so dass die Abdeckung 140 dazu dient, den in die Filtereinheit 104 eingefügten Filter 101 vor Kontakt mit der Außenseite (Luft) der Abdeckung 140 zu schützen. Ebenso hat die Abdeckung 140 eine Form, die der Außenseite des Drehtisches 117 im Wesentlichen ähnlich ist, und ist so aufgebaut, dass sie den sich um seine Achse drehenden Drehtisch 117 nicht stört.
Ferner ist die Abdeckung 140 an ihrem Umfang mit einem Deckel 141 versehen, der geöffnet und verschlossen werden kann, welcher Deckel 141 um ein Scharniergelenk 142, welches an der Unterseite der Abdeckung 140 angeordnet ist; verschwenkt werden kann. Wenn der Deckel 141 in der geschlossenen Position ist, wird die außenseitliche Luft der Abdeckung 140 von der Innenseite der Abdeckung 140 ferngehalten. Wenn der Deckel 141 in der offenen Position ist, kann die Filtereinheit 104 an/von den/dem Filtermontageabschnitt 119 montiert/abmontiert werden.
Ferner ist die Abdeckung 140 so aufgebaut, dass sie nicht nur den Drehtisch 117 bedeckt, sondern auch eine untere Seitenwand der oberen Kammer 122 und eine untere Seitenwand der unteren Kammer 123 bedeckt, wobei die untere Seitenwand auch den Umfang des Probengaseinlassanschlusses 127 und die oberen Seitenwand auch den Umfang des Probengasaufnahmeanschlusses 128 umfasst. Um die vertikale Versetzung der oberen Kammer 122 und der unteren Kammer 123 zu unterstützen, sind Faltenbalge 143, 144, die vertikal dehnbar sind, 1n den die untere Seitenwand der oberen Kammer 122 und die obere Seitenwand der unteren Kammer 123 bedeckenden Abschnitten der Abdeckung 141 vorgesehen.
Ferner ist der Probennehmer 114 so aufgebaut, dass er eine Vielzahl von Filtereinheitsmontagebuchten 119 trägt, die auf dem Umfang des Drehtisches 117 zwischen der oberen Kammer 122 und der unteren Kammer 123 des Probengaszufuhrmechanismus 116 angeordnet sind. Der Deckel 141 der Abdeckung 140 ist in einer Position angeordnet, in welcher er mit der Filtereinheitsmontagebucht 119 zusammenwirkt, welche Position der zwischen den oberen und unteren Kammern 122, 123 gehaltenen Filtereinheitsmontagebucht 119 am nächsten liegt und sich auf der unterstromigen Seite der Drehrichtung des Drehtisches 117 befindet.
Nun wird die Funktion des Probennehmers 114 mit dem obigen Aufbau beschrieben.
Zunächst wird eine Filtereinheit 104 in einer Filtereinheitsmontagebucht 119 des Probennehmers 114 montiert. Zuerst wird, wie in 8 gezeigt ist, der Deckel 141 der Abdeckung 140 geöffnet, dann wird eine Filtereinheit 104 in eine der Filtereinheitsmontagebuchten 119 von deren Seite her eingefügt, welche so positioniert ist, dass sie von dem Deckel 141 beseht ist. Dann wird der Drehtisch 117 gedreht, so dass alle Filtereinheitsmontagebuchten 119 sukzessiv in die Position, welche von dem Deckel 141 beseht ist, gedreht werden, und diese werden mit den Filtereinheiten 104 bestückt. Auf diese Weise werden die jeweiligen Filtereinheitsmontagebuchten 119 mit den Filtereinheiten 104 bestückt. Nach dem Beenden der Bestückung der Filtereinheiten 104 wird der Deckel 141 geschlossen.
Als nächstes werden die obere Kammer 122 und die untere Kammer 123, die voneinander getrennt worden sind, durch die Versetzungseinheit 124 angenähert und halten eine der Filtereinheiten, welche so positioniert ist, dass sie mit dem mit dem Probengaszufuhrmechanismus 116 zusammenwirkt, fest.
Daraufhin wird die Luft S aufgenommen und mithilfe einer in der unterstromigen Seite der unteren Kammer 123 angeordneten Probenentnahmepumpe, in den Größenseparator 139 geführt, wobei die Luft S, die von Schwebteilchen außerhalb der Größe der Analyse durch den Größenseparator 139 befreit ist, über das Probengaseinlassrohr 125 in die obere Kammer 122 eintritt. Dann wird die Luft S durch den Probengaseinlassanschluss 127 der oberen Kammer 122 zugeführt, durch den Filter 101 von dessen Oberseite zu dessen Unterseite hindurch geführt, wobei dieser in der zwischen der oberen Kammer 122 und der unteren Kammer 123 befestigten Filtereinheit 104 gehalten ist, und von der unteren Kammer 123 durch das Probengasauslassrohr 126 nach außen geführt. Die Luft S kann für einen vorbestimmten Zeitraum (24 Stunden in dieser Ausführungsform) durch den Filter 101 strömen, wobei dann die Sammlung der Schwebteilchen auf dem Filter 101 beendet ist.
Wenn die Sammlung von Schwebteilchen auf dem Filter 101 beendet ist, wie oben beschrieben, wird der Drehtisch 117 um 30° gedreht. Wenn der Drehtisch 117 gedreht wird, wird die Filtereinheit 104 einschließlich des Filters 101, auf welchem mittels des Probengaszufuhrmechanismus 116 die Schwebteilchen gesammelt wurden, in die Position gebracht, in welche sie von dem Deckel 141 der Abdeckung 140 beseht ist.
Dann wird der Deckel 141 geöffnet und die Filtereinheit 104, welche den Filter 101 mit den gesammelten Schwebteilchen umfasst und in die Besetzungsposi tion des Deckels 141 gebracht worden ist, wird von der Filtereinheitsmontagebucht 119 entfernt, und eine weitere Filtereinheit 104, einschließlich eines frischen Filters 101 zum Sammeln von Schwebteilchen wird in der Filtereinheitsmontagebucht 119 montiert. Dann wird der Deckel 141 geschlossen und der Filter 101 in der nächsten Filtereinheit 104, welche eine mit dem Probengaszufuhrmechanismus 116 zusammenwirkende Position einnimmt, wird zum Sammeln der Schwebteilchen, wie oben beschrieben, in Betrieb genommen. Es sei bemerkt, dass die Drehung des Drehtisches 117 und die Funktion des Probengaszufuhrmechanismus 116 so gesteuert sind, dass sie abwechselnd und automatisch betätigt werden.
Es sei bemerkt, dass der in der Filtereinheit 104 enthaltene Filter 101 in einem Zustand gelagert wird, in welchem er keinen Kontakt zur Luft hat.
Der Probennehmer 114 hat die folgenden Wirkungen. Bei einem herkömmlichen Probennehmer, welcher zum Sammeln der Schwebteilchen auf einem Filter in einem Zyklus von wenigstens 23 oder 24 Stunden chargenweise betätigt wird, ist es unerlässlich, dass er gestoppt wird, um den Filter nach jedem Zyklus des Sammels der Schwebteilchen zu wechseln, so dass das Problem vorliegt, dass es sehr zeitraubend ist, wenn mehrere Zyklen des Sammelns von Schwebteilchenn sukzessiv ausgeführt werden. Im Gegensatz hierzu, ist der Probennehmer 102 gemäß dieser Ausführungsform so eingerichtet, dass der Drehtisch und der Probengaszufuhrmechanismus abwechselnd und automatisch betätigt werden, wobei das Sammeln der Schwebteilchen unter Verwendung der Filtereinheit 104 (Filter 101) und der Wechsel der Filtereinheit 104 automatisch und sukzessiv ausgeführt werden können. Deshalb ist ein Vorgang wie der Wechsel der Filtereinheit 104 nicht unbedingt nach jedem Zyklus des Sammelns der Schwebteilchen erforderlich, und in Folge dessen können Zeit und Mühe für das Sammeln von Schwebteilchen verringert werden.
Wenn ferner der Probennehmer 114 so eingerichtet ist, dass er beispielsweise durch eine Batterie betrieben wird, und tragbar ist, kann die Sammlung von Schwebteilchen in beispielsweise einer entfernten ländlichen Umgebung, wo keine Stromversorgung vorhanden ist, leicht und erfolgreich durchgeführt werden.
Es sei bemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen ein geschränkt ist, und dass verschiedene Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel ist der Filter nicht auf die Form eines Kreises in Draufsicht eingeschränkt, sondern kann in Draufsicht die Form einer Ellipse oder eines Polygons, wie ein Rechteck, annehmen.
Ferner ist die Filtereinheit 104 nicht darauf eingeschränkt mit gänzlich vereinzelten Komponenten, wie die Basisplatte 105 und die Rückhalteplatte 106 geformt zu werden, sondern die Filtereinheit 104 kann mit vormontierten Komponenten 105, 106 geformt sein, die zuvor durch ein Scharnier (nicht gezeigt) verbunden werden.
Ferner ist das Probengas S nicht auf die Luft eingeschränkt, sondern kann ein Abgas, wie ein Motorabgas oder ein Verbrennungsgas, und ein durch Verdünnen des Abgases erzeugtes verdünntes Abgas sein. In den letzteren Fällen sind die zur Analayse beabsichtigten Schwebteilchen, die in solchen Abgasen enthaltenen Schwebteilchen.
Ferner ist die Zeit zum Durchtritt des Probengases S durch den Filter 101 zum Sammeln der Schwebteilchen in dem Probengas S nicht auf 24 Stunden eingeschränkt, sondern kann 1 oder wenige Stunden oder mehrere Tage betragen. Die Probenentnahmezeit kann abhängig von dem Typ oder der Konzentration des Probengases bestimmt werden.
Ferner ist die Anzahl von Deckeln 114a, die über der Abdeckung 114 befestigt sind, nicht auf einen beschränkt, sondern es können mehrere sein. Zusätzlich ist die Anzahl der Montageabschnitte 105, die von einem einzelnen Deckel 114a besetzt sind, nicht auf einen beschränkt, sondern es können mehrere sein.
Wenn in dem Fall eines Probennehmers, der mit einem einzigen Deckel 114a und einem von dem Deckel besetzten einzigen Montageabschnitt 105 versehen ist, der Filter 101 entfernt werden soll, nachdem der Probennehmer betätigt worden ist, um ohne eines Wechsels des Filters mehrmals Schwebteilchen zu sammeln, ist es erforderlich, dass der Drehtisch 103a gedreht und anschließend der Filter 101 herausgenommen wird, was nachteilig ist, weil es lange dauert. Jedoch kann ein solcher Nachteil beseitigt werden, indem eine Vielzahl von Deckeln 114a befestigt werden und eine Vielzahl von von den mehreren Deckeln 114 besetzten Montageabschnitten montiert werden.
Ein Schwebteilchen-Analysator (im Weiteren als Analysator bezeichnet) 201 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist in der gezeigten Ausführungsform zum Analysieren von beispielsweise SPM in der Luft, insbesondere Feinschwebteilchen, wie PM2.5, geeigneet. Wie in den 11 und 12 gezeigt ist, umfasst der Analysator 201 eine Sammeleinheit 203, welche in der Luft als ein Probengas S enthaltene Schwebteilchen (SPM) 202 sammelt, und eine Massenmesseinheit 204, welche die Masse der SPM 202 misst.
Die Sammeleinheit 203 umfasst einen bandförmigen Filter 205, einen Filterhaltemechanismus 206, welcher den bandförmigen Filter 205 hält, und einen Probengaszufuhrmechanismus 208, welcher das Probengas durch einen Teil des von dem Filterhaltemechanismus 206 gehaltenen bandförmigen Filters 205 hindurch strömen lässt, um die in dem Probengas 205 enthaltenen SPM 202 auf dem bandförmigen Filter 205 zu sammeln, wodurch ein Messpunkt 207 geformt wird.
Im Weiteren erfolgt eine Beschreibung der die Sammeleinheit 203 bildenden Elemente.
Der bandförmige Filter 205 hat eine geschichtete Struktur aus einer porösen Schicht 205a und einer Verstärkungsschicht 205b, wie in 12 in einem vergrößertem Maßstab gezeigt ist, und ist aus Materialien gefertigt, die Röntgenstrahlen wenig absorbieren. Insbesondere ist die poröse Schicht 205a aus einem porösen Film aus einem Fluoroharz (z. B. Tetrafluoroethylenharz) geformt, welcher hauptsächlich aus Fluor, Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt ist, die Röntgenstrahlen wenig absorbieren. Andererseits ist die Verstärkungsschicht 205b aus einem nicht-gewebten Stoff mit einer niedrigen Hygroskopizität geformt, welcher aus einem oder mehreren von Polyethylen, Polyethylenterephtalat, Nylon, Polyester oder Polyamid besteht. Die poröse Schicht 205a und die Verstärkungsschicht 205b werden in geeigneter Weise miteinander kombiniert, wie etwa Verkleben oder Vernähen. Es sei bemerkt, dass der bandförmige Filter 205 eine Länge von ca. 40 m und eine Breite von 4 cm hat.
Hier ist die poröse Schicht 205a des bandförmigen Filters 205 so gewählt, dass sie eine Dicke von 80 bis 90 μm hat. Zusätzlich liegt das Gewicht der porösen Schicht 205a in einem Bereich von 0,1 bis 1 mg/cm². In dieser Ausführungsform beträgt das Gewicht ca. 0,3 mg/cm². Andererseits liegt das Gewicht der Verstärkungsschicht 205b in einem Bereich von 1,0 bis 2,0 mg/cm². In dieser Ausführungsform beträgt das Gewicht ca. 1,2 mg/cm².
Die Dicke des bandförmigen Filters 205 liegt in einem Bereich von 100 bis 200 μm als ein Mittelwert. In dieser Ausführungsform beträgt die Dicke ca. 140 μm. Zusätzlich liegt das Gewicht des bandförmigen Filters 205 in einem Bereich von 1 bis 3,0 mg/cm2 als ein Mittelwert. In dieser Ausführungsform beträgt das Gewicht ca. 1,5 mg/cm².
Der Filterhaltemechanismus 206 weist eine Zuführhaspel 206a auf, um welche der bandförmige Filter 205 in einer Rolle gewickelt ist, und eine Wickelhaspel 206b, welche den von der Zuführhaspel 206a zugeführten bandförmigen Filter 205 aufwickelt, und so aufgebaut ist, dass sie eine vorbestimmte Länge des bandförmigen Filters 205 in einer vorbestimmten Zeit periodisch (zum Beispiel jede 1 Stunde) zuführt. Der bandförmige Filter 205 wird, nachdem er von der Zuführhaspel 206a zugeführt worden ist, und bevor er um die Wickelhaspel 206b aufgewickelt wird, durch zwei Haspeln 206c und 206d mit einer geeigneten Spannung gehalten. Ferner ist die Haspel 6c mit einem Übertragungssensor 206e versehen, welcher erfasst, dass eine vorbestimmte Länge des bandförmigen Filters 205 von der Zuführhaspel 206a zur Wickelhaspel 206b geführt worden ist.
Der Probengaszufuhrmechanismus 208 hat, wie in 11 gezeigt ist, eine Kammer 208a, welche so aufgebaut ist, dass sie es ermöglicht, dass der bandförmige Filter 205 hindurch läuft, ein Probengaseinlassrohr 208b, welches eine vorbestimmte Flussrate der Luft als Probengas S in die Kammer 208a zuführt, einen Größenseparator 208c, welcher auf einer oberstromigen Seite des Probengaseinlassrohrs 208b angeordnet ist, und ein Probengasauslassrohr 208d (siehe 12), welches das in die Kammer 208a eingebrachte Probengas S nach außen entlässt. Zusätzlich ist eine Probenentnahmepumpe (nicht gezeigt), wie eine Vakuumpumpe vorgesehen, zum Beispiel an einer geeigneten Position des Probengasauslassrohrs 208d.
Der Größenseparator 208c ist so aufgebaut, dass er die Größe der Schwebteilchen 202 (SPM), die in der Luft enthalten sind, klassifiziert, die großen Schwebteilchen 202, die einen Durchmesser haben, der größer ist als ein vorbestimmter Wert, sammelt, und die kleinen Schwebteilchen 202, die einen Durchmesser haben, der kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, über das Probengaseinlassrohr 208b der Kammer 208a selektiv zuführt.
Es sei bemerkt, dass der Größenseparator 208c ein Separator vom Zyklon-Typ (im allgemeinen Zyklon genannt), welcher die Teilchen auf Basis der Zentrifugaltrennung in einem Wirbelstrom einteilt, oder ein Separator vom Stoßtyp (im allgemeinen Impaktor genannt), welcher selektiv nur die kleinen Schwebteilchen 202 sammelt, indem er Gebrauch von dem Stoßeffekt innerhalb des Probengases S macht, sein kann.
Die Massenmesseinheit 204 ist so aufgebaut, dass sie Masse und Konzentration der in dem Messpunkt 207 auf dem bandförmigen Filter 205 gesammelten Schwebteilchen 202 unter Verwendung einer β-Strahlenabsorptionsmethode misst. Wie in 12 gezeigt ist, umfasst die Massenmesseinheit 204 eine β-Strahlenquelle 204a, welche den auf dem bandförmigen Filter 205 geformten Messpunkt 207 mit β-Strahlen auf einer Seite (Unterseite) des Messpunkts 207 bestrahlt, und einen β-Strahlendetektor 204b, welcher auf der anderen Seite (Oberseite) des Messpunkts 207 platziert ist und durch den Messpunkt 207 durchgelassene β-Strahlen detektiert. Ferner ist der β-Strahlendetektor 204b mit einem Proportionalzähler ausgestattet, welcher Signale in Abhängigkeit der Intensität der erfassten β-Strahlen ausgibt. Die Massenmesseinheit 204 ist so aufgebaut, dass sie die Masse der Schwebteilchen 202 durch geeignete Verarbeitung der Detektionsausgangssignale des β-Strahlendetektors 204b bestimmt und auch die Konzentration der Schwebteilchen 202 aus der Masse und der Flussrate des der Kammer 208a durch den Probengaszufuhrmechanismus 208 zugeführten Probengases S bestimmt.
Es sei bemerkt, dass die β-Strahlenquelle 204a in der Kammer 208a des Probengaszufuhrmechanismus 208 aufgenommen ist, so dass sie direkt unter dem durch die Sammeleinheit 203 geformten Messpunkt 207 positioniert ist, und dass der β-Strahlendetektor 204b in der Kammer 208a aufgenommen ist, so dass er in Bezug auf den Messpunkt 207 direkt über, und gegenüberliegend der β-Strahlenquelle 204a, positioniert ist.
Die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 ist auf einer unterstromigen Seite in Bezug auf die Kammer 208 in der Bewegungsrichtung des bandförmigen Filters 205 angeordnet, wobei die Zusammensetzung (zum Beispiel die metallischen Elemente) in den durch die Sammeleinheit 203 gesammelten Schwebteilchen analysiert werden können. Die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 umfasst ein Röntgenspektrometer, welches den auf dem bandförmigen Filter 205 geformten Messpunkt 207 mit Röntgenstrahlen bestrahlt, um so die Zusammensetzung, wie die metallischen Elemente der Schwebteilchen 202, zu analysieren. Es sei bemerkt, dass Beispiele für das Röntgenspektrometer ein energiedispersives Röntgenspektrometer, ein Totalreflexionsröntgenfluororeszenzspektrometer und dergleichen umfassen können.
Insbesondere umfasst die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 einen Röntgenstrahlungsquelle 209a, welche den Messpunkt 207 mit einem Fluss von Röntgenstrahlen (primäre Röntgenstrahlen) mit einem vorbestimmten Durchmesser auf dessen einen Seite (Unterseite) bestrahlt, einen Fluororeszenz-Röntgenstrahlendetektor 209b, welcher zum Beispiel aus einem Halbleiterdetektor zum Erfassen der von dem Messpunkt 207 durch die von der Röntgenstrahlungsquelle 209a emittierten primären Röntgenstrahlen erregten fluororeszenten Röntgenstrahlen, und einen Durchlass-Röntgenstrahlen-Detektor 209c, welcher auf der anderen Seite (Oberseite) des Messpunkts 207 platziert ist, und geeignet ist, die durch den Messpunkt 207 durchgelassenen primären Röntgenstrahlen zu erfassen, um so die von der Intensität der durchgelassenen Röntgenstrahlen abhängigen Signale auszugeben. Die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 ist so aufgebaut, dass sie in geeigneter Weise die Ausgangssignale aus dem Fluoreszenz-Röntgenstrahlendetektor 209b und dem Durchlass-Röntgenstrahlen-Detektor 209c verarbeitet, wodurch die Zusammensetzung, wie die metallischen Elemente, der Schwebteilchen 202 analysiert werden.
Nun wird im Weiteren die Funktion des Analysators 201 mit dem obigen Aufbau beschrieben.
Der bandförmige Filter 205, welcher in einer Rolle um die Zuführhaspel 206a gewickelt ist, wird vor dem Absorbieren (Sammeln) von Schwebteilchen 202, von der Zuführhaspel 206a mit einer vorbestimmten Länge in jeder vorbestimmten Zeitperiode (1 Stunde) zugeführt. Die Schwebteilchen 202 werden auf dem bandförmigen Filter 205 gesammelt, welcher, wie oben beschrieben, der Kammer 208a zugeführt worden ist, so dass der Messpunkt 207 geformt wird. Dann werden die in dem Messpunkt 207 gesammelten Schwebteilchen 202 einer Messung mit der Massenmesseinheit 204 und darauf folgend einer Analyse mit der Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 unterzogen. Dann wird der bandförmige Filter 205, bei welchem Messung und Analyse abgeschlossen sind, sukzessiv um die Wickelhaspel 206b gewickelt.
Insbesondere beginnt der Analysator 201 gemäß dieser Ausführungsform mit seiner Funktion, wenn der bandförmige Filter 205 durch die Wickelhaspel 206b aufgewickelt wird. Wenn der Übertragungssensor 206e erfasst, dass eine vorbestimmte Länge des bandförmigen Filters 205 von der Zuführhaspel 206a-Seite zur Wickelhaspel 206b-Seite zugeführt wird, wird das Aufwickeln des bandförmigen Filters 205 durch die Wickelhaspel 6b durch den Sensor gestoppt. Auf diese Weise läuft der bandförmige Filter 205, welcher von der Zuführhaspel 206a wie oben beschrieben intermittierend zugeführt wird, in dieser Reihenfolge durch die Haspel 206c, die Kammer 208a, die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 und die Haspel 206c, und wird um die Wickelhaspel 206b gewickelt.
Dann wird die Luft S durch Ansaugen der in der unterstromigen Seite der Kammer 208a angeordneten Probenentnahmepumpe in den Größenseparator 208c eingebracht. Die Luft S, aus welcher die Schwebteilchen 202 außerhalb eines Messziels mithilfe des Größenseparators 208c entfernt wurden, kann durch das Probengaseinlassrohr 208b in die Kammer 208a einströmen. Daraufhin wird bewirkt, dass die Luft S durch einen Teil des bandförmigen Filters 205, welcher innerhalb der Kammer 208a befestigt ist, von der Oberseite zur Unterseite des Filters hindurch strömt, und durch das Probengasauslassrohr 208d auf die Außenseite der Kammer 208a geleitet wird. Während dieses Prozesses kann die Luft S für einen vorbestimmten Zeitraum (1 Stunde in dieser Ausführungsform) durch den bandförmigen Filter 205 strömen, so dass der Messpunkt 207 geformt wird.
Gleichzeitig mit der Bildung des Messpunkts 207 wird die Massenmesseinheit 204 betätigt, um die im Messpunkt 207 gesammelten Schwebteilchen 202 zu messen. Die Messung mit der Massenmesseinheit 204 umfasst die Schritte Bestrahlen des Messpunkts 207 mit β-Strahlen von der β-Strahlenquelle 204a und Erfassen der durchgelassenen β-Strahlen mit dem β-Strahlendetektor 204b, um die Intensität der durch den Messpunkt 207 durchgelassenen β-Strahlen zu gewinnen. Dann können Masse und Konzentration der zu messenden Schwebteilchen 202 aus der Intensität durch Berechnung unter Ver wendung der vorbestimmten Formel abgeleitet werden. Das heißt, die Masse und Konzentration der Schwebteilchen 202 können nicht nur gemessen werden, nachdem der Messpunkt 207 fertig gestellt ist, sondern auch währendessen dieser erst geformt wird.
Wenn der Schritt Formen des Messpunkts 207 und der Schritt Messen von dessen Masse mit der Massenmesseinheit 204 beendet ist, beginnt die Wickelhaspel 206b wieder, den bandförmigen Filter 205 aufzuwickeln. Der Messpunkt 207, der mit der Massenmesseinheit 204 gemessen worden ist, wird zu der Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 für die Analyse mit der Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 weiter geleitet. Die Analyse mit der Zusammensetzungsanalyseeinheit 9 umfasst die Schritte Bestrahlen des Messpunkts 207 mit Röntgenstrahlen von der Röntgenstrahlenquelle 209a und Detektieren der primären und durchgelassenen Röntgenstrahlen mit dem Fluoreszenz-Röntgenstrahlendetektor 209b und dem Durchlass-Röntgenstrahlendetektor 209c. Dann kann die Zusammensetzung, wie die metallischen Elemente, der gewünschten Schwebteilchen 202 abgeleitet werden, indem die Detektionsausgangssignale von den jeweiligen Detektoren 209b und 209c in geeigneter Weise verarbeitet werden.
Darauffolgend läuft der Teil des bandförmigen Filters 205, welcher der Analyse mit der Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 unterzogen worden ist, einschließlich dies Messpunkts 207, durch die Haspel 206d und wird schließlich um die Wickelhaspel 206b gewickelt und in diesem Zustand gelagert.
Mit dem Analysator 201 mit dem oben beschriebenen Aufbau können die Messung der Masse und Konzentration und die Analyse der Zusammensetzung, wie die metallischen Elemente, für die auf dem bandförmigen Filter 205 gesammelten Schwebteilchen 202 automatisch und kontinuierlich durchgeführt werden, und zwar ohne zusätzliche Tätigkeiten, wie das Schneiden des bandförmigen Filters 205.
Da ferner ein für einen herkömmlichen Analysator eingesetzter Filter aus Glasfasern besteht, welche Röntgenstrahlen relativ gut absorbieren und eine Anzahl von metallischen Elementen, wie Aluminium, Silikon, Blei und Zink enthalten, ist die Zusammensetzungsanalyse mit einem Röntgenspektrometer für einen solchen herkömmlichen Analysator nicht erfolgreich. Da im Gegensatz hierzu der bandförmige Filter 205 gemäß dieser Ausführungsform aus Materialien besteht, die nur wenig Röntgenstrahlen absorbieren und extrem wenig metallische Elemente enthalten, mit Ausnahme von Titan, welches als Farbstoff (Weiß) für einen nicht-gewebten Stoff verwendet wird, aus dem die Verstärkungsschicht 205b besteht, kann die Genauigkeit der Analyse der Zusammensetzung durch die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209, einschließlich des Röntgenspektrometers, stark verbessert werden. Als eine Folge ermöglicht der Analysator 201 nicht nur die qualitative Analyse, sondern auch die quantitative Analyse für die metallischen Elemente der Schwebteilchen 202.
Ferner hat der nicht-gewebte Stoff, welcher in der Verstärkungsschicht 205b des bandförmigen Filter enthalten ist, eine antistatische Eigenschaft, während das in der porösen Schicht 205a des bandförmigen Filters 205 enthaltene Fluoroharz leicht elektrostatisch aufgeladen wird. Dementsprechend wird verhindert, dass der auf dem bandförmigen Filter 205 geformte Messpunkt 207 während des Transports von der Kammer 208a zur Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 unnötig Staub absorbiert. Als ein Folge hiervon ermöglicht der Analysator 201 die Analyse mit einer extrem hohen Genauigkeit.
Die 13 und 14 zeigen eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung. Es sei bemerkt, dass die in der vorigen Ausführungsform gezeigten gleichen Strukturelemente in dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen gegeben wurden; deshalb wird deren Beschreibung nicht wiederholt.
Vergleicht man den Analysator 210 gemäß dieser Ausführungsform mit dem Analysator 201 gemäß der vorigen Ausführungsform, so sind diese beiden Analysatoren dahingehend ähnlich, dass sie die Sammeleinheit 203, welche die in der Luft als Probengas S enthaltenen Schwebteilchen 202 sammelt, die Massenmesseinheit 204, welche die Masse der Schwebteilchen 202 misst, und die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209, welche die Zusammensetzung, wie die metallischen Elemente in den Schwebteilchen 202 analysiert, aufweisen. Jedoch unterscheidet sich der Analysator 210 von dem Analysator 201 darin, dass der Analysator 210 mit einer Vielzahl von Filtern 211 anstelle des bandförmigen Filters 205 des Analysator 201 und einem Filterhaltemechanismus 212 aus einer Struktur vom Drehtisch-Typ zum Halten der mehreren Filter 211 anstelle des Filterhaltemechanismus 206 des Analysators 201 zum Halten des bandförmigen Filters 205 ausgestattet ist.
Insbesondere umfasst die Sammeleinheit 203 in dieser Ausführungsform die Vielzahl von Filter 211 (8 Filter in den Figuren), den Filterhaltemechanismus 212, welcher alle Filter 211 hält, und einen Probengaszufuhrmechanismus 208, welcher ermöglicht, dass das Probengas S durch die von dem Filterhaltemechanismus 212 gehaltenen Filter 211 hindurch tritt, um so die Schwebteilchen 202 in dem Probengas S auf den Filtern 211 zu sammeln, wodurch sich die Messpunkte 207 formen.
Die Filter 211 haben, wie in 14 gezeigt ist, in einer Draufsicht im Wesentlichen eine kreisförmige Form. Im Übrigen gibt es keinen Unterschied der Filter 211 zu dem bandförmigen Filter 205 in der vorigen Ausführungsform dahingehend, dass die Filter 211 eine zweischichtige Struktur haben, die aus porösen Schichten 205a und Verstärkungsschichten 205b bestehen, und dass die Filter 211 aus Materialien bestehen, die nur wenig Röntgenstrahlen absorbieren, welche Merkmale in der Figur gezeigt sind.
Andererseits weist der Filterhaltemechanismus 212 einen Drehtisch auf, welcher die Vielzahl von Filtern 211 (zum Beispiel 8 Filter in der Figur) abnehmbar hält, welche mit einem gleichen Abstand an dessen Umfang angeordnet sind.
Der Probengaszufuhrmechanismus 208 gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine Kammer 208a, durch welche der Umfang des Filterhaltemechanismus 212 mit dem Drehtisch hindurch wandert und so aufgebaut ist, dass die Drehung des Filterhaltemechanismus 212 nicht verhindert wird, ein Probengaseinlassrohr 208b, welches eine vorbestimmte Flussrate der Atmosphäre als Probengas S in die Kammer 208a zuführt, und ein Probengasauslassrohr 208d, welches das Probengas S zur Außenseite der Kammer 208a leitet. Überdies ist eine Probenentnahmepumpe, wie eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt), in einem geeigneten Abschnitt des Probengaseinlassrohr 208b angeordnet.
Ferner ist die Kammer 208a so aufgebaut, dass sie über nur einen einzelnen Filter 211 aus der Vielzahl von Filtern 211, die in dem Umfang des Filterhaltemechanismus 212 gehalten sind, platziert werden kann, und die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 ist so aufgebaut, dass sie über dem Filter, welcher demjenigen, welcher durch die Kammer 208a besetzt wird, am nächsten ist, platziert werden kann.
Es sei bemerkt, dass der Aufbau des Analysators 210 gemäß dieser Ausführungsform dem Aufbau des Analysators 201 gemäß der vorigen Ausführungsform gleich ist; deshalb wird dessen Beschreibung nicht wiederholt.
Nun wird die Funktion des Analysators 210 mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben.
Der Filterhaltemechanismus 212, an dessen Umfang die Vielzahl von Filter 211 montiert ist, wird um einen vorbestimmten Winkel (45° in dieser Ausführungsform) in einem vorbestimmten Zeitraum (1 Stunde) um eine vertikale Achse gedreht, und sammelt die Schwebteilchen 202 auf einem der Filter 211, der in die Kammer 8a eingetreten ist, um den Messpunkt 7 auf dem Filter zu formen. Dann werden die in dem Messpunkt 207 gesammelten Schwebteilchen 202 der Messung mit der Massenmesseinheit 204, die in der Kammer 208a aufgenommen ist, und der Analyse mit dem Zusammensetzungsanalysator, welcher nächst der Kammer 208a angeordnet ist, unterzogen. Dann wird der untersuchte Filter 211 von dem Filterhaltemechanismus 212 zur Lagerung entfernt (wieder bedeckt), und der nächste Filter 211 wird an der Position, von wo der Filter entfernt worden ist, wieder befestigt.
Insbesondere wird, in Bezug auf den Analysator 210 gemäß dieser Ausführungsform, zunächst der Filterhaltemechanismus 212 um 45° um die vertikale Achse in einer vorbestimmten Richtung (im Gegenuhrzeigersinn in 13) gedreht, dann gestoppt.
Darauffolgend wird die Luft S in den Größenseparator 208c durch Ansaugen der in der unterstromigen Seite der Kammer 208a angeordneten Probenentnahmepumpe eingebracht. Die Luft S, von welcher die Schwebteilchen 202 mit einem Durchmesser außerhalb eines Messziels mit Hilfe des Größenseparators 208c entfernt werden, strömt durch das Probengaseinlassrohr 208b in die Kammer 208a. Dann tritt die Luft S durch den in der Kammer 208a positionierten Filter 211 von dessen Oberseite zu dessen Unterseite hindurch, und wird von dem Probengasauslassrohr 208d zur Außenseite der Kammer 208a geleitet. Während dieses Prozesses kann die Luft S einen vorbestimmten Zeitraum (1 Stunde) lang durch den Filter 211 strömen, so dass der Messpunkt 207 geformt wird.
Gleichzeitig mit der Bildung des Messpunkts 207 wird die Massenmesseinheit 204 betätigt, um die in dem Messpunkt 207 gesammelten Schwebteilchen 202 zu messen. Die Einzelheiten des Messprozesses mittels der Massenmesseinheit 204 sind die gleichen, wie sie in Bezug auf die vorige Ausführungsform beschrieben worden sind.
Nach dem Formen des Messpunkts 207 und der Massenmessung mit der Massenmesseinheit 204 wird der Filterhaltemechanismus 212 um einen vorbestimmten Winkel (45°) um seine vertikale Achse gedreht und gestoppt. Auf diese Weise wird der Filter 211, welcher die Messung mit der Massenmesseinheit 204 beendet hat, zu der Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 zur Analyse der Zusammensetzung mit der Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 übertragen. Die Einzelheiten des Analyseprozesses sind die gleichen, wie sie in Bezug auf die vorige Ausführungsform beschrieben worden sind.
Dann wird der Filter 211, welcher die Analyse mit der Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 beendet hat, schließlich von dem Filterhaltemechanismus 212 abgenommen und in einer geeigneten Weise gelagert.
Es sei bemerkt, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern dass Modifikationen möglich sind. Zum Beispiel ist das Probengas nicht auf Luft eingeschränkt, sondern kann ein Abgas, wie ein Motorabgas oder Verbrennungsgas, oder ein durch Verdünnen des Abgases erzeugtes verdünntes Abgas sein. In diesen Fällen sind die zu analysierenden Schwebteilchen 202 die in diesen Abgasen enthaltenen Schwebteilchen.
Ferner ist die Massenmesseinheit 204 nicht auf den Typ, welcher auf der β-Strahlen-Absorptionsmethode basiert, beschränkt. Zum Beispiel kann eine Druckverlustmethode oder eine Lichtstreumethode anstelle der β-Strahlen-Absorptionsmethode verwendet werden, oder eine geeignete Kombination aus zwei oder drei aus jenen der β-Strahlen-Absorptions-, Druckverlust- und Lichtstreumethoden kann zur Messung von Masse und Konzentration der Schwebteilchen 202 eingesetzt werden.
Zum Beispiel in dem Fall der Lichtstreumethode sind optische Fenster gegenüber einer ringförmigen Seitenwand des Probengaseinlassrohrs 208b ausge bildet, und eine Lichtquelle, die zum Beispiel infrarotes Licht aussendet, ist an der Außenseite von einem der optischen Fenster angeordnet und ein Streulichtdetektor (Lichtsensor) ist an der Außenseite des anderen optischen Fensters angeordnet.
Wenn das Infrarotlicht in die durch das Probengaseinlassrohr 208b strömende Luft S emittiert wird, wird Streulicht von den in der Luft S enthaltenen Schwebteilchen erzeugt. Deshalb kann die Massenmesseinheit 204 so eingerichtet werden, dass sie die Intensität des von den Schwebteilchen 202, die einen Durchmesser haben, der kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, gestreuten Lichts erfasst.
Ferner kann die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 so eingerichtet werden, dass sie die Zusammensetzung, wie die metallische Zusammensetzung, in den Schwebteilchen 202 durch Erfassen der durch Bestrahlen mit einer anderen Strahlung als Röntgenstrahlen, wie Elektronenstrahlen, erzeugten charakteristischen Röntgenstrahlen analysiert.
Ferner wird der Zeitraum zum Passieren des Probengases S durch den bandförmigen Filter 205 oder den Filter 211 zum Sammeln der Schwebteilchen 202, die in dem Probengas S enthalten sind, im allgemeinen auf 1 Stunde eingestellt. Jedoch ist es vorteilhaft, diesen Zeitraum in geeigneter Weise auszudehnen, zum Beispiel von ein paar Stunden auf einige wenige Tage, um die Analysegenauigkeit der Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 zu verbessern.
Zusätzlich ist der Analysator 201 gemäß der ersten Ausführungsform nicht auf den Typ eingeschränkt, welcher die Kammer 208a, die Massenmesseinheit 204 und die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 getrennt umfasst. Zum Beispiel sind, wie in 15 gezeigt ist, nicht nur die β-Strahlenquelle 204a und der β-Strahlendetektor 204b, sondern auch die Röntgenstrahlenquelle 209a, der Fluoreszenz-Röntgenstrahlendetektor 209b und der Durchlass-Röntgenstrahlendetektor 209c in der Kammer angeordnet, so dass die Kammer 208a, die Massenmesseinheit 204 und die Zusammensetzungsanalyseeinheit 209 integral aufgebaut sein können. Vorteilhafterweise kann der Analysator 201 auf diese Weise kompakt sein. Ebenso kann der Analysator 210 gemäß der zweiten Ausführungsform in der gleichen Weise gestaltet sein.
Ferner zeigen die jeweiligen Ausführungsformen eine Anordnung, welche sowohl den Fluoreszenz-Röntgenstrahlendetektor 209b und den Durchlass-Röntgenstrahlendetektor 209c aufweist. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen Typ Anordnung eingeschränkt. Das heißt, dass beispielsweise die Zusammensetzungsanalyse mit einem aus Fluoreszenz-Röntgenstrahlendetektor 209b und Durchlass-Röntgenstrahlendetektor 209c ausgeführt werden kann.

Claims

Sammelfilter (2) mit einem Sammelabschnitt (15) zum Sammeln von in der Luft suspendierten Schwebteilchen als Messmaterial, welcher Sammelabschnitt (15) aus einem porösen Film besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelfilter (2) mit einer vobestimmten Menge eines von dem Messmaterial verschiedenen Kennzeichnungsmaterials (17) versehen ist.
Sammelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelabschnitt (15) mit dem Kennzeichnungsmaterial (17) versehen ist.
Sammelfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelabschnitt mit einer gasdurchlässigen Verstärkungsschicht (16) beschichtet ist.
Sammelfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht (16) mit dem Kennzeichnungsmaterial (17) versehen ist.
Sammelfilter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht (16) dem Sammelabschnitt (15) nur lokal anhaftet.
Sammelfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt, an welchem die Verstärkungsschicht (16) dem Sammelabschnitt (15) nicht anhaftet, eine verminderte Dicke aufweist.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Film aus einem oder mehreren Materialien, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fluorescein und Glasfasern, besteht.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht (16) aus einem nicht-gewebten Stoff mit einer niedrigen Hygroskopizität besteht.
Sammelfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtgewebte Stoff aus einem oder mehreren Materialien, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polyethylenterephtalat, Nylon, Polyester und Polyamid, besteht.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Dicke des Filters im Bereich von 100 bis 200 μm liegt.
Sammelfilter nach Anspruch 10, bei welchem die Dicke des Filters im Mittel ca. 140 μm beträgt.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Gewicht des Filters im Bereich von 1.1 bis 3.0 mg/cm² liegt.
Sammelfilter nach Anspruch 12, bei welchem das Gewicht des Filters im Mittel ca. 1.5 mg/cm² beträgt.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Dicke des Sammelabschnitts (15) im Bereich von 80 bis 90 um liegt.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Gewicht des Sammelabschnitts (15) im Bereich von 0.1 bis 1 mg/cm² liegt.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Gewicht der Verstärkungsschicht (16) im Bereich von 1 bis 2 mg/cm² liegt.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Gewicht der Verstärkungsschicht in der Größenordnung von ca. 1.2 mg/cm² liegt.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Kennzeichnungsmaterial (17) aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Br, In, Pd, und Kombinationen hieraus, gewählt ist.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Kennzeichnungsmaterial (17) aus der Gruppe, bestehend aus Al, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Zn, und Kombinationen hieraus, gewählt ist.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher in Form eines Bandfilters ausgebildet ist.
Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, welcher eine blattartige Form aufweist.
Sammelfilter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher eine poröse Schicht aus einem Fluoroharz und eine luftdurchlässige Verstärkungsschicht, die auf einer der Seiten der porösen Schicht angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht aus einem porösen Harz mit einer geringen elektrostatischen Aufladungsneigung besteht.
Sammelfilter nach Anspruch 22, bei welchem die Verstärkungsschicht aus einem nicht-gewebten Stoff gefertigt ist, welcher aus einem oder einer Mehrzahl von Materialien, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Nylon, Polyester und Polyamid, besteht.
Schwebteilchen-Sammelprobennehmer, umfassend einen Filterhaltemechanismus, welcher eine Vielzahl von Filtern hält, die jeweils abnehmbar sind, und einen Probengaszufuhrmechanismus, welcher das Probengas in einen von dem Filterhaltemechanismus gehaltenen Filter leitet, und so aufgebaut ist, dass die Filter Sammelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche sind, wobei der Probengaszufuhrmechanismus die Schwebteilchen sukzessiv auf der Vielzahl der in dem Filtermechanismus gehaltenen Filter sammelt.
Schwebteilchen-Sammelprobennehmer nach Anspruch 24, bei welchem der Filterhaltemechanismus einen Drehtisch aufweist, der um dessen Achse drehbar ist, und die jeweiligen Filter an einem Umfang des Drehtisches abnehmbar befestigt sind.
Schwebteilchen-Analysator, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Sammeleinheit mit einem Sammelfilter zum Sammeln von Schwebteilchen in einem Probengas, eine Massenmesseinheit zum Messen der Masse der Schwebteilchen und eine Zusammensetzungsanalyseeinheit zum Analysieren der Zusammensetzung der mittels der Sammeleinheit gesammelten Schwebteilchen umfasst.
Schwebteilchen-Analysator nach Anspruch 26, bei welchem die Zusammensetzungsanalyseeinheit so aufgebaut ist, dass die Zusammensetzung mittels Bestrahlen des auf dem Filter geformten Messpunkts mit radioaktiver Strahlung, wie Röntgenstrahlen, oder Elektronenstrahlen analysiert wird.
Schwebteilchen-Analysator nach Anspruch 26 oder 27, bei welchem die Sammeleinheit so aufgebaut ist, dass sie es ermöglicht, dass das Probengas durch den Sammelfilter strömt, wodurch der Messpunkt auf dem Filter geformt wird, und wobei der Filter aus einem Material gefertigt ist, welches Röntgenstrahlen nur wenig absorbiert.
Schwebteilchen-Analysator nach einem der Ansprüche 26 bis 28, bei welchem die Massenmesseinheit so aufgebaut ist, dass die Masse der Schwebteilchen durch Verwenden einer oder einer Kombination einer Mehrzahl von Methoden, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer β-Strahlenabsorptionsmethode, einer Druckverlustmethode und einer Lichtstreumethode, gemessen wird.
Schwebteilchen-Analysator auch einem der Ansprüche 26 bis 29, bei welchem der Sammelfilter ein Sammelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 23 ist.
Schwebteilchen-Analysator auch einem der Ansprüche 26 bis 30 mit einem Schwebteilchen-Sammelprobennehmer nach einem der Ansprüche 24 oder 25.
Schwebteilchen-Analysator auch einem der Ansprüche 26 bis 30, welcher umfasst: – eine mit einem Bandfilter (2) bewickelte Zufuhrhaspel (3); – eine Aufnahmehaspel (4) zum Aufnehmen des Bandfilters (2); – eine Transporthaspel (6) zum Bewegen des Bandfilters (2), welche einen Transportsensor (6a) zum Erfassen einer Transportlänge des Bandfilters (2) umfasst; – eine Kammer (5) zum Sammeln und Messen der suspendierten Schwebteilchen mit einer Einlassöffnung für den Bandfilter (2), welche auf deren einen Endseite ausgebildet ist, und einer Auslassöffnung für den Bandfilter (2) welche auf deren anderen Endseite ausgebildet ist; – einen Volumenprobennehmer (12), der mit einem Lufteinlassrohr (11) verbunden ist, welches mit einer oberstromigen Endseite der Kammer (5) verbunden ist; – einen Halteabschnitt (7) zum Halten und Führen des Bandfilters (2); – eine β-Strahlenquelle (9) zum Aussenden von β-Strahlen in Richtung zu dem Bandfilter (2); – ein β-Strahlendetektor (10) zum Erfassen von von dem Bandfilter (2) durchgelassenen β-Strahlen; – ein Berechnungssteuerabschnitt (14), welchem ein Ausgangssignal des β-Strahlendetektors (10) zugeführt wird, um eine Konzentration einer einzelnen Komponente der suspendierten Schwebteilchen zu gewinnen.