JP2004205491A - 浮遊粒子状物質濃度測定装置および浮遊粒子状物質濃度測定用に用いられるフィルタテープ - Google Patents

Abstract

【課題】より高感度の測定を行うことができる浮遊粒子状物質濃度測定装置および浮遊粒子状物質濃度測定用に用いられるフィルタテープを提供する。
【解決手段】大気Ａ’が吸引によって浮遊粒子状物質濃度測定用フィルタテープ５の一面側５Ａから他面側５Ｂへと通過して前記フィルタテープ５に測定スポット３３が形成され、この測定スポット３３に捕集された大気Ａ中の浮遊粒子状物質６の濃度を測定する浮遊粒子状物質濃度測定装置Ｄにおいて、前記フィルタテープ５は、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム３７と、この多孔質フィルム３７上に設けた通気性の補強層３８とで構成されている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中の浮遊粒子状物質の濃度を測定するための浮遊粒子状物質濃度測定装置および浮遊粒子状物質濃度測定用に用いられるフィルタテープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大気中の浮遊粒子状物質（Ｓｕｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＳＰＭという）を測定する装置として、一定流量の大気をサンプルガスとして連続的に大気導入管内に吸引し、この大気導入管の下流側に設けられた真空チャンバ内において前記サンプルガス中のＳＰＭをフィルタテープなどの捕集手段を用いて連続的に捕集し、この捕集したＳＰＭの濃度をβ線吸収方式で測定するものがある。
【０００３】
また、本出願人は、大気を吸引によって浮遊粒子状物質濃度測定用フィルタテープの一面側から他面側へと通過させて、前記フィルタテープに測定スポットを形成することで、測定スポットに捕集された大気中の浮遊粒子状物質の濃度を精度良く測定する浮遊粒子状物質濃度測定装置（以下、ＳＰＭ濃度測定装置という）を開発している。
【０００４】
そして、このＳＰＭ濃度測定装置では、前記フィルタテープを通過した大気を排出する複数の排気孔を有し、かつ、捕集時の前記フィルタテープの前記他面側への変形を防止した状態で前記フィルタテープを支持する支持手段を設けている。図７には、この支持手段に保持される板状部分１０の構成が示されている。この板状部分６０は支持手段に開設された穴部に対して薄い円板状の板体を接合してなり、三つの排気孔６１，６２，６３を有し、フィルタテープ６４の下面側に配置される。
【０００５】
そして、大気は、板状部分６０の下面側に配置されたサンプリングポンプにより吸引されて、フィルタテープ６４の上面側から下面側へ、さらに、三つの排気孔６１，６２，６３を通過するとともに、この大気の通過が一定時間（例えば、１時間）行われることにより、測定スポットがフィルタテープ６４に形成されるのである。６５は、フィルタテープ６４の巻取方向である。
【０００６】
そして、例えばβ線吸収方式を用いて浮遊粒子状物質の濃度を測定する場合、板状部分６０の下面側に配置された光源から前記測定スポットに対して例えばβ線が照射され、測定スポットを透過したβ線が、フィルタテープ６４の上面側に配置された検出器の入口に設けた保護膜を介して前記検出器によって検出され浮遊粒子状物質の濃度が得られる。なお、前記保護膜は、サンプリングポンプの大気吸引による検出器への圧損を抑える機能を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記β線吸収方式では、測定感度を上げるためには、フィルタテープ６４の重量（密度）が小さいことが重要である。しかし、前記フィルタテープ６４の材質はガラス繊維が通例であって、連続的な使用に耐える強度を得るためにはガラス繊維に一定の厚み（４５０μｍ；平均値）および重量（７ｍｇ／ｃｍ^２ ；平均値）が必要となる。したがって、ガラス繊維の重量（密度）を減らすだけではフィルタテープ６４の強度がとれず、連続測定に用いるフィルタテープとしては不適であり、更に、ガラス繊維にβ線が吸収されて高感度化が困難な状態であった。
【０００８】
また、前記三つの排気孔６１，６２，６３はかなり大きいので、前記フィルタテープ６４に測定スポットが形成されるたびにへこみの程度が異なり、再現性のある測定結果を得ることが困難であった。
【０００９】
加えて、上記β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置においては、β線源の強度のバラツキ（ノイズ）、捕集手段、捕集されるＳＰＭの分布の不均一性などにより、５０μｇ／ｍ^３ 以下の低濃度領域では指示値のバラツキが生ずることがある。
【００１０】
そして、β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置において、前記指示値のバラツキに対して、特に大きな誤差要因となるものは、β線源の強度のバラツキである。つまり、β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置に用いるβ線は、Ｃ^１４のβ崩壊によって発生するものであるが、このβ崩壊量は常に一定ではない。このため、ＳＰＭの濃度をβ線吸収方式によって１秒ごとに測定する場合、β崩壊の強度が変化することにより、その瞬時値に誤差が生ずる可能性が多分にあった。
【００１１】
それゆえに、日本の規格では、３．７ＭＢｑ（１００Ｃｉ）の線源量で１時間の測定周期で、最小検出感度（２σ）が１０μｇ／ｍ^３ 程度に定められている。ところが、近年は粒径が２．５μｍ以下の微細なＳＰＭ（以下、ＰＭ２．５という）をも高感度に測定することが要求されるようになっている。そして、このＰＭ２．５は大気中に極めて少なく、最小検出感度（２σ）が１０μｇ／ｍ^３ の従来のＳＰＭ濃度測定装置では、前記ＰＭ２．５を高感度に検出することが困難であり、例えば最小検出感度（２σ）が２μｇ／ｍ^３ 以上のより高感度な測定が可能なＳＰＭ濃度測定装置が要望されるに至っている。
【００１２】
本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、より高感度の測定を行うことができる浮遊粒子状物質濃度測定装置および浮遊粒子状物質濃度測定用に用いられるフィルタテープを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置は、大気が吸引によって浮遊粒子状物質濃度測定用フィルタテープの一面側から他面側へと通過して前記フィルタテープに測定スポットが形成され、この測定スポットに捕集された大気中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記フィルタテープは、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルム上に設けた通気性の補強層とで構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１４】
また、第２発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置は、大気が吸引によって浮遊粒子状物質濃度測定用フィルタテープの一面側から他面側へと通過して前記フィルタテープに測定スポットが形成され、この測定スポットに捕集された大気中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記フィルタテープを通過した大気を排出する複数の排気孔を有し、かつ、捕集時の前記フィルタテープの前記他面側への変形を防止した状態で前記フィルタテープを支持する支持手段を、前記フィルタテープの前記他面側に設け、前記排気孔は、四つ以上で、かつ、所定の位置を中心としてほぼ点対称となるように形成してあることを特徴としている（請求項６）。
【００１５】
更に、本発明の浮遊粒子状物質濃度測定用に用いられるフィルタテープは、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルム上に設けた通気性の補強層とで構成されるフィルタテープであって、前記補強層が、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミド等の吸湿性の低い不織布で構成されていることを特徴としている（請求項１３）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、それによって本発明は限定されるものではない。
図１〜６は、本発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置（ＳＰＭ濃度測定装置）Ｄの一実施形態を示す。なお、この実施形態では、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）の濃度の測定にβ線吸収方式および光散乱方式の組み合わせによる補正を行なう例を示している。
【００１７】
図１は、この発明のＳＰＭ濃度測定装置Ｄの全体的な構成の一例を概略的に示すもので、図１において、１は測定装置本体である。この測定装置本体１は、以下のように構成されている。すなわち、２はチャンバで、その内部には、供給リール３から繰り出され、巻取リール４に巻き取られる適宜幅の捕集手段としてのフィルタテープ５が走行するとともに、このフィルタテープ５の一方の側（下方側）には、フィルタテープ５の一方の面（上面）に捕集されたＳＰＭ６の堆積層６ａに対してβ線を照射するβ線源７が設けられ、他方の側（上方側）には、前記堆積層６ａを透過したβ線を検出しその強度に応じた信号を出力する例えば比例計数管よりなる検出器８が設けられており、β線吸収方式によってＳＰＭ６の濃度を測定できるように構成されている。なお、９ａ，９ｂは補償チャンバである。１０は検出器８と補償チャンバ９ｂとの間に所定の直流電圧を印加する電源である。
【００１８】
そして、１１は前記チャンバ２や補償チャンバ９ａを所定の真空状態に排気する大気導出管で、ガス流量調整器１２を介して真空ポンプなどのサンプリングポンプ１３が接続されるとともに、大気Ａの流量を測定するガス流量計１４が設けられている。
【００１９】
また、１５はチャンバ２に対して、一定流量の大気Ａ’をサンプルガスとして供給する大気導入管で、その最上流端には分粒器１６が設けられている。この分粒器１６は、大気Ａ中に含まれるＳＰＭ６を分級して大気導入管１５内に吸引するもので、所定の粒径を超えるＳＰＭ６を捕捉し、所定の粒径以下のＳＰＭ６を選択的にチャンバ２側に通過させるものである。
【００２０】
なお、分粒器１６としては、例えば、サンプルガスＳの渦流による遠心分離を利用して分粒を行なうサイクロン式ボリュームサンプラ（一般的にサイクロンと呼ばれている）や、サンプルガスＳの衝突によって小粒径のＳＰＭ６を選択的にサンプリングするインパクト式ローボリュームサンプラ（一般的にインパクタと呼ばれている）を用いることができる。
【００２１】
さらに、前記大気導入管１５の分粒器１６よりもやや下流側には、散乱光測定部１７が設けられている。この散乱光測定部１７は、大気導入管１５の分粒器１６よりもやや下流側の側壁に、光学窓１８ａ，１８ｂを互いに対向するように形成し、一方の光学窓１８ａの外方に、例えば赤外光を発する光源１９を設け、他方の光学窓１８ｂの外方に散乱光検出器（光検出器）２０を設けてなるもので、分粒器１６を経て大気導入管１５内をチャンバ２方向に流れる大気Ａ’に対して赤外光を照射したとき、前記大気Ａ中に含まれる所定の粒径以下のＳＰＭ６（分粒されたＳＰＭ）において生ずる光散乱強度を測定するように構成されている。なお、図示例では、散乱光検出器２０には、アンプが内蔵されている。
【００２２】
すなわち、赤外光を用いてＳＰＭ６を検出する方法は既に種々の方法が考えられて実施されているものであるから、散乱光測定部１７は赤外光を用いてより正確な測定を行なうことができる。また、本例の散乱光測定部１７ではＳＰＭ６の数を計数することで、この数からＳＰＭ６の瞬時量Ａ_０ （詳細は後述）を求めるようにしているが、例えば光源１９をレーザとし、散乱光検出器２０を異なる角度ごとに散乱光を検出する複数の検出器とすることで、ＳＰＭ６の粒径分布を測定することも可能である。また、本発明は散乱光測定部１７が用いる光を赤外光に限定するものではなく、種々の可視光などを用いてもよい。また、レーザ以外の光源を用いてもよい。
【００２３】
２１は前記測定装置本体１を制御し、測定装置本体１側からの信号を処理する演算制御部で、２２は各種の演算を行う演算処理部、２３はアナログ信号をディジタル信号に変換したり、ディジタル信号をアナログ信号に変換する信号変換器、２４は検出器８の出力が入力されるアンプ、２５はガス流量計１４や他のセンサ２６からの検出出力が入力されるアナログＩ／Ｏ、２７はディジタルＩ／Ｏ、２８はＲＡＭ、２９は電気的消去の可能なＲＯＭ、３０は演算結果などを表示する表示部、３１は入力キーである。また、３２ａ，３２ｂは、外部接続端子としてのＣＯＭ１、ＣＯＭ２である。
【００２４】
図２〜４はＳＰＭ濃度測定装置Ｄの要部である測定装置本体１の構成を拡大して示す図であり、図２は測定装置本体１の構成を示す図、図３はこの測定装置本体１の要部であるフィルタテープ５およびその支持手段１Ａの構成を概略的に示す図、図４はこの支持手段１Ａを構成する板状部分１Ｂの構成を詳細に示す図である。
【００２５】
図２に示すように、本例の測定装置本体１において、チャンバ２は、フィルタテープ５の上面側５Ａ（一面側）に検出器８を有するとともに、フィルタテープ５の下面側５Ｂ（他面側）に前記サンプリングポンプ１３、β線源７を設けている。また、フィルタテープ５とβ線源７間に支持手段１Ａに形成された薄肉の板状部分１Ｂを配置する。
【００２６】
前記チャンバ２の入口２ａは大気導入管１５を介してボリュームサンプラ（定量サンプリング手段）としての前記分粒器１６に連通するとともに、前記チャンバ２の出口は大気導出管１１を介して前記サンプリングポンプ１３（図１参照）に連通しており、このサンプリングポンプ１３の吸引によって大気Ａが分粒器１６内へと導入され、分粒器１６の働きによってＳＰＭ６の濃度が高められた大気Ａ’が大気導入管１５および入口２ａを介してチャンバ２内へと送られ、更にチャンバ２内へ送られた大気Ａ’は、前記サンプリングポンプ１３の吸引によってチャンバ２内から排出されることになる。
【００２７】
このとき図１に示すように、サンプリング管１５内に吸引された所定の粒径以下のＳＰＭ６を含んだ大気Ａ’が分粒器１６の下流側に設けられた散乱光測定部１７を通過し、前記分粒されたＳＰＭが光源１９からの可視光の照射を受け、そのとき生ずる散乱光が散乱光検出器２０によって受光され、その散乱光強度に比例した出力（瞬時値）ａが演算処理部２２に入力される。
【００２８】
一方、チャンバ２内に送られた大気Ａ’はフィルタテープ５の上面側５Ａ（一面側）から下面側５Ｂ（他面側）を通過する。このとき、大気Ａ’中のＳＰＭ６は、図３に示すように、前記フィルタテープ５に捕集されて測定スポット３３を徐々に形成する。つまり、前記大気Ａ’は支持手段１Ａの板状部分１Ｂに形成されている四つ以上の排気孔３４，３５，３５，３５，３５…を通過するように構成されている。なお、Ａ’’は、排気孔３４，３５，３５，３５，３５…を通過した大気を示す。
【００２９】
したがって、前記チャンバ２は、前記測定スポット３３に形成されたＳＰＭ６の堆積層６ａにβ線を照射してその透過量からＳＰＭ６の濃度等を測定するための、捕集ならびに測定用の空間を形成するものである。そして、大気Ａ’の前記通過が一定時間（例えば、一時間）行われることにより、大気Ａ’に含まれるＳＰＭ６の量に応じた測定スポット３３がフィルタテープ５に形成されるのである。
【００３０】
一方、β線源７からのβ線はフィルタテープ５の下面側５Ｂ（他面側）の板状部分１Ｂの直下からが照射され、排気孔３４，３５，３５，３５，３５…を通り、フィルタテープ５に形成された測定スポット３３を透過したβ線をフィルタテープ５の上面側５Ａ（一面側）の前記測定スポット３３の直上に位置する検出器８で検出する。つまり、前記β線はフィルタテープ５上に堆積層６ａを形成するＳＰＭ６およびフィルタテープ５による吸収を受けるが、これらを透過したβ線が検出器８で検出されると、検出器８からは入射したβ線に比例した出力（瞬時値）ｂが出力され、これが演算処理部２２に入力される。
【００３１】
演算処理部２２においては、上記出力ａ，ｂはそれぞれ次のように処理される。すなわち、散乱光測定に基づく瞬時値ａに基づいて前記大気Ａ’中の分粒されたＳＰＭ６の瞬時量Ａ_０ 〔μｇ〕を得ることができ、検出器８からの出力ｂからは、以下の式（１）を用いて、フィルタテープ５に付着したＳＰＭ６の質量ｍ〔μｇ〕を求めることができる。
ｍ＝Ｆ×ｌｎ（Ｒ_０ ／Ｒ） … 式（１）
但し、Ｒ_０ はフィルタテープ５のみによるβ線散乱強度〔Ｉ／ｓ〕、ＲはＳＰＭ６を捕集したフィルタテープ５によるβ線散乱強度〔Ｉ／ｓ〕、Ｆは校正計数〔μｇ／ｍ^３ 〕である。
【００３２】
また、前記校正係数Ｆは、β線散乱強度をＳＰＭ６の質量に換算するための係数で、Ｆ＝Ｓ／（μ／ρ）で表される。ここで、Ｓ〔ｃｍ^２ 〕はフィルタテープの測定断面積〔ｃｍ^２ 〕であり、μ／ρ〔ｃｍ／ｍｇ〕は、β線源７の固有の質量崩壊係数〔ｃｍ／ｍｇ〕である。
【００３３】
ここで、前記式（１）によって求められるＳＰＭ６の質量ｍと、前記瞬時量Ａ_０ の積算値∫Ａ_０ ｄｔは同じ値を示しており、前記瞬時量Ａ_０ はβ線強度の揺らぎに影響されることのない値である。他方、前記質量ｍはβ線強度の揺らぎの影響を受けているものの瞬時量Ａ_０ のようにＳＰＭ６の光学的測定によって生じる誤差要因の影響を受けることなく堆積層６ａに含まれる全ＳＰＭ６の質量に応じた値である。
【００３４】
したがって、これらの値Ａ_０ ，ｍを用いて演算処理装置２２が補正演算を行うことにより、大気Ａ’に含まれるＳＰＭ６の質量をより正確に求めることができる。本例の演算処理装置２２が、光検出器の出力に基づいて得られる値を用いて、前記β線吸収方式で測定して得られる値を補正可能な補正演算処理部を構成しており、この補正演算処理部によって、測定精度を引き上げ、再現性の向上を図っている。さらに、大気Ａの流量および圧力を補正演算することにより、大気Ａに含まれるＳＰＭ６の濃度〔μｇ／ｍ^３ 〕を求めることができる。そして、測定の結果は、表示部３０に表示される。
【００３５】
一方、前記フィルタテープ５は、例えば長さが例えば約４０ｍで、幅Ｗは例えば約４ｃｍである。フィルタテープ５は、前記供給リール３から巻取リール４へと送られる間に搬送センサ付きリール３６からチャンバ２を経るように構成されている。
【００３６】
前記搬送センサ付きリール３６は、フィルタテープ５が一定の長さだけ巻き取られたことを検知する搬送センサ３６ａを有している。
【００３７】
図３に示すように、ＳＰＭ濃度測定用に用いられる前記フィルタテープ５は、フッ素系樹脂（例えば四フッ化エチレン樹脂）よりなる多孔質フィルム３７と、この多孔質フィルム３７上に設けた通気性の補強層３８とで構成される。前記フィルタテープ５は、前記補強層３８を上面側５Ａ（一面側）に、前記多孔質フィルム３７を下面側５Ｂ（他面側）に位置させた状態で用いられる。
【００３８】
前記補強層３８は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれかよりなる、吸湿性の低い不織布で構成されており、前記補強層３８を多孔質フィルム３７に所定の手段で部分的に貼付けてある。なお、ここでいう、吸湿性が低いとは補強層３８がβ線の吸収の原因となる水分を付着しないという意味であり、この意味において補強層３８は疎水性や撥水性を有すると言い換えることも可能である。
【００３９】
前記多孔質フィルム３７は、厚みが８０〜９０μｍが好ましい。また、多孔質フィルム３７の重量は、０．１〜１ｍｇ／ｃｍ^２ が好ましく、０．３ｍｇ／ｃｍ^２ 程度がより好ましい。また、多孔質フィルム３７に貼付ける前記補強層３８の重量は、１〜２ｍｇ／ｃｍ^２ が好ましく、例えば１．２ｍｇ／ｃｍ^２ 程度に設定するのが好ましい。
【００４０】
フィルタテープ５の厚みは、平均値として１００〜２００μｍが好ましく、例えば一つの実施形態として１４０μｍ程度の厚みに構成することが考えられる。また、フィルタテープ１の重量は、平均値として１．１〜３．０ｍｇ／ｃｍ^２ が好ましく、例えば１．５ｍｇ／ｃｍ^２ 程度に構成することが考えられる。
【００４１】
図４は、前記支持手段１Ａの板状部分１Ｂを示す平面図であり、図５，６はこの支持手段１Ａの詳細な構成を示す図である。本例の支持手段１Ａはフィルタテープ５にＳＰＭ６を捕集するときにはフィルタテープ５を挟み込むように密着し、フィルタテープ５を移動するときにはフィルタテープ５を開放するように離間する２つのブロック状の下挟持手段３９と上挟持手段４０とからなる。
【００４２】
下挟持手段３９はその下方に前記β線源７を連設するための貫通孔４１を形成し、この貫通孔４１を閉じるように、例えばアルミニウムからなる薄肉の前記板状部分１Ｂを溶接している。この板状部分１Ｂは、捕集時のフィルタテープ５の前記下面側（他面側）への変形を防止した状態でフィルタテープ５を支持するためのものであり、例えば図４に示すように、円盤形状であり、チャンバ２内におけるフィルタテープ５の直下に配置されるように設けてある。
【００４３】
また、板状部分１Ｂは図５，６に示すように下挟持手段３９の上面３９ａに対して幾らか（数百μｍ程度）凹ませた凹部４２としており、上挟持手段４０の対応する位置にはこの凹部４２に嵌入することで、フィルタテープ５の位置ずれを防止する凸部４３を形成している。すなわち、下挟持手段３９と上挟持手段４０が係合するときに、凹部４２と凸部４３が嵌合することにより、フィルタテープ５は凹部４２の内周と凸部４３の外周の間で挟み込まれて変形することで変形部分５ａを形成し、その変形部分５ａと凹部４２および凸部４３の噛み合いによって、その位置ずれを確実に防止することができる。
【００４４】
また、凸部４３の中心部には前記排気孔３４，３５，…に対応する部分と同じあるいはこれよりも広い貫通孔４４を形成し、排気孔３４，３５，…がフィルタテープ５を介してチャンバ２内に連通するように構成している。さらに、凹部４２の深さは凸部４３の高さよりも若干浅くなるように構成している。したがって、下挟持手段３９と上挟持手段４０が係合した状態では、フィルタテープ５が排気孔３４，３５，…の外側において凸部４３と板状部分１Ｂによって確実に挟み込まれ、その位置を完全にホールドすることができる。
【００４５】
つまり、フィルタテープ５の位置ずれを無くすことで、前記排気孔３４，３５，…によって形成される測定スポット３３をより厳密に確定することができ、それだけ測定精度の向上や再現性の確保を行うことができる。なお、前記凹部４２と凸部４３の位置関係を逆にすることも容易に考えられる。
【００４６】
加えて、前記上挟持手段４０には、両矢印Ｒに示す軸芯４５を中心とする傾動によって、先端部４６ａ，４７ａが下挟持手段３９の上面３９ａに当接し、これを押し下げることで、嵌合した両挟持手段３９，４０の嵌合を引き離す方向に力を加えることができる一対の離間レバー４６，４７を設けている。また、前記下挟持手段３９は図外の付勢手段によって上挟持手段４０側に付勢されている。つまり、図外のアクチュエータによって前記離間レバー４７を両矢印Ｒに示す方向に傾動させることにより、両挟持手段３９，４０の嵌合および離間を自在に制御可能としている。
【００４７】
また、離間レバー４６，４７を設けることにより、梃の原理を応用して両挟持手段３９，４０の嵌合を引き離すことが可能となる。すなわち、前記凹部４２と凸部４３の嵌合が強力であっても、アクチュエータの動作によって両挟持手段３９，４０の係合を容易に離間させることが可能となる。
【００４８】
図５，６に示す、符号４８，４９は前記下挟持手段３９とフィルタテープ５が接する部分において、フィルタテープ５の左右方向のガイドを行うとともに、フィルタテープ５と接触する角部４８ａ，４９ａの角度を鈍角にするために形成された切欠きを示している。つまり、フィルタテープ５に幾らかのテンションをかけた状態でこれを巻取ったとしても、切欠き４８，４９によって幾らか角部４８ａ，４９ａを丸めることにより、フィルタテープ５を保護することができる。
【００４９】
また、前記板状部分１Ｂの形状および凹部４２、凸部４３の形状は円盤形状である。これによって、前記変形部分５ａの形成によってフィルタテープ５に生じる突っ張り力、凹部４２と凸部４３の嵌合によって生じる圧力がフィルタテープ５および板状部分１Ｂに均等にかかると共に、この板状部分１Ｂ自体に撓みなどが発生しにくいようにしている。しかしながら、この板状部分１Ｂの形状は図３に示したような平面視矩形の薄い板体であってもよい。また、変形を最小限に抑えるためには板状部分１Ｂを下挟持手段３９の一部に形成した薄肉部分とすることが望ましい。
【００５０】
なお、本例のように板状部分１Ｂを下挟持手段３９と別体とする場合には、この板状部分１Ｂを取換え可能とすることで、各排気孔３４，３５，３５…によって形成される排気孔パターンＰを選択可能とすることが望ましい。つまり、板状部分１Ｂの交換によって測定対象となるＳＰＭ６の粒径などによって排気孔パターンＰを設定することが可能となる。更に、前記排気孔パターンＰは、所定の位置、すなわち、排気孔３４の中心点を中心としてほぼ点対称となるように形成してあることが望ましい。
【００５１】
そして、板状部分１Ｂは、従来の板状部分６０とは排気孔３４，３５，３５…の並べ方、形状においても従来とは異なっており、この実施形態では、四つ以上の多数の排気孔３４，３５，３５，３５，３５…をハニカム状に形成してある。すなわち、排気孔３４をとりまく多数の（例えば六つの）排気孔３５は同一形状であり、排気孔３５は排気孔３４の面積よりも小さく設定されている。排気孔３５は、平面視においてほぼ等脚台形形状（ただし、底辺３５ａは直線ではなく円弧状である。）である。
【００５２】
また、四つ以上の多数の排気孔３４，３５，３５，３５，３５…のうち、中央に位置する排気孔３４は、平面視において正六角形をなす。これに対し、図７に示した三つの排気孔６１，６２，６３のうち、中央に位置する排気孔６２は、巻取方向６５に長い平面視においてほぼ矩形の長孔に形成され、また、排気孔６２を挟む形で形成されている同一弓型形状をなす二つの排気孔６１，６３の面積は排気孔６２よりも小さく設定されている。そして、四つ以上の多数の排気孔３４，３５，３５，３５，３５…は、それぞれ排気孔６１，６３よりも小さな面積を有する。
【００５３】
前記測定スポット３３は、排気孔３４，３５，３５，３５，３５…に対応する位置に形成される測定スポット部分３３ａ，３３ｂ，３３ｂ，３３ｂ，３３ｂ…で構成されている。測定スポット部分３３ａ，３３ｂ，３３ｂ，３３ｂ，３３ｂ…は、大気Ａ’がサンプリングポンプにより吸引されて、フィルタテープ５の上面側から下面側へ、さらに、四つ以上の多数の排気孔３４，３５，３５，３５，３５…を通過するとともに、この大気の通過が一定時間（例えば、１時間）行われることによって形成されるが、排気孔３４，３５，３５，３５，３５…はそれぞれ排気孔６１，６３よりも小さな面積を有するので、各測定スポット部分３３ａ，３３ｂ，３３ｂ，３３ｂ，３３ｂ…のサンプリングポンプ１３の吸引により発生する前記下面側（他面側）へのへこみの程度は、従来の板状部分６０を用いた場合よりも小さくできる。
【００５４】
前記構成の支持手段１Ａは以下のように動作する。すなわち、前記両挟持手段３９，４０を離間した状態では、前記供給リール３にセットされたＳＰＭ６を吸着する前のロール状のフィルタテープ５が、供給リール３から一定長さだけ送りだされる。次いで、アクチュエータが離間レバー４６，４７を時計回りに傾動させると、下挟持手段３９がばねによって上挟持手段４０に嵌合し、フィルタテープ５は変形部分５ａを形成しながら両挟持手段３９，４０間で挟持される。
【００５５】
そして、送りだされたフィルタテープ５に対してチャンバ２内において浮遊粒子状物質を吸着させて測定スポット３３を形成する。このとき、測定スポット３３の形成と測定はフィルタテープ５を完全に停止させた状態で行われる。前記測定では、測定スポット３３に対して前記β線源７からβ線が照射され、既に詳述した演算処理によって浮遊粒子状物質の濃度が計算される。
【００５６】
ところで、仮に、厚みが例えば８０〜９０μｍと薄く、重量が例えば０．３ｍｇ／ｃｍ^２ と軽いフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム３７だけで前記フィルタテープ５を構成すると、（引っ張り）強度が弱くて連続測定に用いるのに不適である。つまり、本例ではフィルタテープ５を、例えば１．２ｍｇ／ｃｍ^２ （平均値）の重い通気性の補強層３８を軽くて薄い前記多孔質フィルム３７に貼付けた構成としたので、フィルタテープ５自体の厚みを薄くしながらフィルタテープ５の（引っ張り）強度を向上できる。
【００５７】
さらに、フィルタテープ５の一面側５Ａ（上面側）に補強層３８を他面側５Ｂ（下面側）に多孔質フィルム３７を配置しているので、多孔質フィルム３７を言わば補強層３８と板状部分１Ｂによって挟み込んだ状態でその位置を固定することができる。これによって測定スポット３３はより明瞭に形成されて、再現性が向上する。
【００５８】
また、多孔質フィルム３７は前記補強層３８を部分的に貼付けているため、補強層３８が貼付けられていない部分の厚みを８０〜９０μｍ程度に薄く構成し、重量を例えば０．３ｍｇ／ｃｍ^２ 程度に抑えるとともに、フィルタテープ５の重量（密度）を平均で１．５ｍｇ／ｃｍ^２ 程度に抑えることができるため、多孔質フィルム３７によるβ線吸収量を低減させることができ、その結果、測定感度を向上させることが可能となる。
【００５９】
また、板状部分１Ｂは、ハニカム状に形成してある四つ以上の多数の排気孔３４，３５，３５，３５，３５…を有するが、排気孔３４，３５，３５，３５，３５…の大きさは従来の板状部分６０の排気孔６１，６２，６３に比して小さく、かつ、多孔質フィルム３７に比して重量的に重い補強層３８を用いてフィルタテープ５の（引っ張り）強度を向上させているので、各測定スポット部分３３ａ，３３ｂ，３３ｂ，３３ｂ，３３ｂ…のサンプリングポンプの吸引により発生する前記下面側（他面側）へのへこみの程度を、従来の板状部分６０を用いた場合よりも小さくできる。これにより、常に、再現性のある測定結果を得ることができる。
【００６０】
なお、本発明はＳＰＭの測定方式として、β線吸収方式と光散乱方式とを組み合わせて両方式の長所を有効に活用した補正を行うことで、より精度の高い測定を可能としているが、本発明はこの測定方式に限定されるものではない。つまり、β線吸収方式、圧損方式あるいは光散乱方式を単独で用いても、これらの測定方式を組み合わせて用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高感度測定を行うことができる浮遊粒子状物質濃度測定装置および浮遊粒子状物質濃度測定用に用いられるフィルタテープを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置の全体構成を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す全体構成説明図である。
【図３】上記実施形態における測定スポットの形成動作を示す図である。
【図４】上記実施形態で用いた板状部分の例を示す平面図である。
【図５】前記板状部分を含む支持手段の構成を示す断面図である。
【図６】前記指示手段の斜視図である。
【図７】比較例で用いた従来の板状部分とフィルタテープを示す平面図である。
【符号の説明】
１…装置本体、１Ａ…支持手段、１Ｂ…板状部分、５…フィルタテープ、５Ａ…一面側、５Ｂ…他面側、１９…光源、２０…光検出器、２２…補正演算処理部、３３…測定スポット、３４，３５…排気孔、３７…フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム、３８…通気性の補強層、３９…下挟持手段、４０…上挟持手段、４２…凹部、４３…凸部、Ａ，Ａ’，Ａ’’…大気、Ｄ…浮遊粒子状物質濃度測定装置、ａ…光検出器の出力、Ａ_０ …光検出器の出力に基づいて得られる値、ｂ…β線吸収方式の検出器の出力、ｍ…β線吸収方式で測定して得られる値。

Claims (13)

1. 大気が吸引によって浮遊粒子状物質濃度測定用フィルタテープの一面側から他面側へと通過して前記フィルタテープに測定スポットが形成され、この測定スポットに捕集された大気中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記フィルタテープは、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルム上に設けた通気性の補強層とで構成されていることを特徴とする浮遊粒子状物質濃度測定装置。
2. 前記フィルタテープは、前記補強層を前記一面側に、前記多孔質フィルムを前記他面側に位置させた状態で用いられる請求項１に記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
3. 前記補強層は、吸湿性の低い不織布で構成されている請求項１または２に記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
4. 前記補強層は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれかよりなる不織布で構成されている請求項１〜３の何れかに記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
5. 前記フィルタテープを通過した大気を排出する複数の排気孔を有し、かつ、捕集時の前記フィルタテープの前記他面側への変形を防止した状態で前記フィルタテープを支持する支持手段を、前記フィルタテープの前記他面側に設けてあり、更に、前記排気孔は、四つ以上で、かつ、所定の位置を中心としてほぼ点対称となるように形成してある請求項１〜４の何れかに記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
6. 大気が吸引によって浮遊粒子状物質濃度測定用フィルタテープの一面側から他面側へと通過して前記フィルタテープに測定スポットが形成され、この測定スポットに捕集された大気中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記フィルタテープを通過した大気を排出する複数の排気孔を有し、かつ、捕集時の前記フィルタテープの前記他面側への変形を防止した状態で前記フィルタテープを支持する支持手段を、前記フィルタテープの前記他面側に設け、前記排気孔は、四つ以上で、かつ、所定の位置を中心としてほぼ点対称となるように形成してあることを特徴とする浮遊粒子状物質濃度測定装置。
7. 前記支持手段が、薄肉の板状部分を有し、前記複数の排気孔をハニカム状に形成してある請求項５または６に記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
8. 前記支持手段が、フィルタテープに浮遊粒子状物質を捕集するときにはフィルタテープを挟み込むように密着し、フィルタテープを移動するときにはフィルタテープを開放するように離間する下挟持手段と上挟持手段とを有する請求項５〜７の何れかに記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
9. 前記排気孔を形成した下挟持手段に凹部を形成し、上挟持手段の対応する位置に凹部に嵌入することでフィルタテープの位置ずれを防止する凸部を形成してなる請求項８に記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
10. 測定対象の大気に対して適宜波長の光を照射する光源と、この大気に含まれる浮遊微粒子によって生じる光の強度を求める光検出器と、前記浮遊粒子状物質の濃度演算において、光検出器の出力に基づいて得られる値を用いて、前記β線吸収方式で測定して得られる値を補正可能な補正演算処理部を有する請求項１〜９の何れかに記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
11. 前記光源が赤外光を照射する赤外光源である請求項１０に記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
12. 前記浮遊粒子状物質は、β線吸収方式、圧損方式あるいは光散乱方式のいずれか一つを用いて測定される請求項１〜９の何れかに記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
13. フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルム上に設けた通気性の補強層とで構成されるフィルタテープであって、前記補強層が、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミド等の吸湿性の低い不織布で構成されていることを特徴とする浮遊粒子状物質濃度測定用に用いられるフィルタテープ。

Images