JP2014115090A - ダスト計 - Google Patents

Abstract

【課題】濾紙の表面が測定対象ダスト以外の物質で汚染される可能性を減らすことができるとともに、濾紙送り機構を簡単にすることができ、しかも濾紙切れを早く検出することが可能なダスト計を提供する。
【解決手段】線源ブロック６および検出ブロック８を有するとともに、内部にガス流路１０およびβ線照射路１２が形成された測定セル４と、給紙リール２２と、巻き取りリール２６と、給紙リールから巻き取りリール方向に濾紙２４を移動させる濾紙送り機構とを備え、1回の測定が終了した後に、濾紙送り機構により給紙リールから巻き取りリール方向に濾紙を所定距離移動させるβ線吸収法によるダスト計において、給紙リールから巻き取りリール方向への濾紙の移動距離を光学的に検出する光学センサ４０を設け、この光学センサの検出結果に基づいて濾紙送り機構の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気相中に含まれるダストの濃度をβ線吸収法により測定するダスト計に関する。上記ダストとしては、例えば、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ：Suspended Particulate Matter）、微小粒子状物質（ＰＭ２．５：Particulate Matter 2.5）などが挙げられる。

気相中のダスト濃度を測定するダスト計として、濾紙上に気相中のダストを吸引捕集するとともに、ダスト捕集前後における濾紙の透過β線強度を計測し、これらβ線強度から気相中のダスト濃度を求めるβ線吸収法によるダスト計が使用されている。β線吸収法は、低いエネルギーのβ線を物質に照射した場合、その物質の質量に比例してβ線の吸収量が増加することを利用した測定法である。

上述したβ線吸収法によるダスト計として、従来、図３に示すものが知られている。図３は、従来のダスト計の一例を示す概略正面図である。図３のダスト計において、２は部品取付板、４は測定セル、６は測定セル４の上側に配置された線源ブロック、８は測定セル４の下側に配置された検出ブロック、１０は測定セル４内に設けられたガス流路、１２は測定セル４内に設けられたβ線照射路、１４は大気をガス流路１０に導入するサンプリング管、１６はポンプ（図示せず）の作動によりサンプリング管１４を通してガス流路１０内に大気を吸引する吸引管、１８は線源ブロック６内に配置されたβ線源、２０は検出ブロック８内に配置されたβ線検出器、２２は給紙リール、２４はテープ状濾紙、２６は巻き取りリール、２８は上流側ガイドローラ、３０はキャプスタン、３２はピンチローラ、３４は下流側ガイドローラを示す。

図３のダスト計を用いて例えば大気中のダスト濃度を測定する手順は下記の通りである。
（ａ）大気採取箇所にサンプリング管１４の流入端を配置する。一方、β線源１８から放射され、濾紙２４を透過してβ線検出器２０に到達するβ線強度を測定し、この測定値Ｉ_０を演算制御部に記憶する。
（ｂ）吸引管１６に連結されたポンプを所定時間作動させてガス流路１０内に所定量の大気を吸引した後、ポンプを停止させる。これにより大気中のダストが濾別され、濾紙２４の上面にダストの沈着層が形成される。この状態において濾紙２４およびダストの沈着層を透過してβ線検出器２０に到達するβ線源１８からのβ線強度を測定する。得られた測定値Ｉは演算制御部に送られ、この測定値Ｉと予め記憶されている測定値Ｉ_０とを用いて所定の式によりダスト濃度が算出される。
（ｃ）その後、線源ブロック６、検出ブロック８を上下に開くとともに、濾紙２４を給紙リール２２から巻き取りリール２６に向けて所定距離前方に移動させる。これによりダストの沈着層がガス流路１０外に移動し、ガス流路１０内にはダストが沈着していない新たな濾紙部分が供給され、この状態において線源ブロック６、検出ブロック８間の間隙が閉じられて最初の状態に復帰する。以後、同様の操作が繰り返されてダスト濃度が測定され続ける。

従来、β線吸収法によるダスト計において、前述のように1回の測定が終了した後に濾紙２４を給紙リール２２から巻き取りリール２６に向けて所定距離前方に移動させる場合、キャプスタン３０および巻き取りリール２６に接続されたモータを駆動することにより、キャプスタン３０および巻き取りリール２６を回転させて濾紙２４を移動させていた（例えば、特許文献１参照）。また、このときの濾紙２４の移動距離の制御は、キャプスタン３０の回転量に基づいて行っており、例えば、キャプスタン３０が１回転したときに上記モータを停止していた。

特開２０００−２９１７７１号公報

しかし、図３に示した従来のダスト計は、以下の問題点を有するものであった。
（ア）濾紙２４の移動距離の制御をキャプスタン３０の回転量に基づいて行うため、濾紙２４の移動にキャプスタン３０とピンチローラ３２を使用する必要がある。この場合、濾紙２４をキャプスタン３０とピンチローラ３２とで挟むが、ピンチローラ３２はゴム製で空気中の種々の汚染物質を吸着しやすいため、この汚染物質がピンチローラ３２から濾紙２４の表面に付着し、濾紙２４の表面が測定対象物質である測定対象ダスト以外の物質で汚染される可能性がある。一方、従来のダスト計は、通常、ダストの質量濃度を測定するものであるため、濾紙２４の表面が測定対象ダスト以外の物質で汚染されても、測定には影響を与えない。しかし、捕集したダストを成分分析に使用する場合には、濾紙２４の表面が測定対象ダスト以外の物質で汚染されると、成分分析に影響を与えることになる。
（イ）給紙リール２２から濾紙２４が全部繰り出されて無くなった場合、すなわち濾紙切れが生じた場合、すぐに給紙リール２２を交換する必要がある。しかし、図３に示した従来のダスト計は、測定セル４において試料大気がガス流路１０を通過するときの試料大気の圧力損失の有無によって濾紙切れを検出しているため、濾紙２４の終端がガス流路１０外に移動するまで濾紙切れを検出することができず、濾紙切れの検出が遅い。
（ウ）濾紙２４の移動にキャプスタン３０とピンチローラ３２を使用する必要があるため、濾紙送り機構が複雑になる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、濾紙の表面が測定対象ダスト以外の物質で汚染される可能性を減らすことができるとともに、濾紙送り機構を簡単にすることができ、しかも濾紙切れを早く検出することが可能なダスト計を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、
開閉可能な線源ブロックおよび検出ブロックを有するとともに、内部にガス流路およびβ線照射路が形成され、前記ガス流路を流れるガス中のダストを前記線源ブロックおよび検出ブロックで挟持した濾紙上に吸引捕集するとともに、前記β線照射路を通して濾紙にβ線を照射することにより、ダスト捕集前後における濾紙の透過β線強度を計測する測定セルと、
前記測定セルに濾紙を供給する給紙リールと、
前記測定セルで測定を行った後の濾紙を巻き取る巻き取りリールと、
前記給紙リールから巻き取りリール方向に濾紙を移動させる濾紙送り機構とを備え、
1回の測定が終了した後に、前記濾紙送り機構により前記給紙リールから巻き取りリール方向に濾紙を所定距離移動させるβ線吸収法によるダスト計であって、
前記給紙リールから巻き取りリール方向への濾紙の移動距離を光学的に検出する光学センサを設け、前記光学センサの検出結果に基づいて前記濾紙送り機構の動作を制御することを特徴とするダスト計を提供する。

本発明のダスト計は、光学センサの検出結果に基づいて濾紙送り機構の動作を制御するため、濾紙の移動にキャプスタンとピンチローラを使用する必要がなく、そのため汚染物質がピンチローラから濾紙の表面に付着することを防止することができ、濾紙の表面が測定対象ダスト以外の物質で汚染される可能性を減らすことができる。また、本発明のダスト計は、上記のように濾紙の移動にキャプスタンとピンチローラを使用する必要がないため、濾紙送り機構を簡単にすることが可能である。さらに、本発明のダスト計は、給紙リールから巻き取りリール方向への濾紙の移動距離を光学的に検出する光学センサを有するため、光学センサを測定セルより上流側に配置することにより、測定セルより上流側で濾紙の有無を直接検出することができ、そのため濾紙切れを早く検出することが可能となる。

本発明において、上記濾紙送り機構は、巻き取りリールの回転軸に接続されたモータを備え、このモータの作動で巻き取りリールの回転軸を回転させることにより、給紙リールから巻き取りリール方向に濾紙を移動させるものであり、上記ダスト計は、光学センサの検出結果に基づいて上記モータの作動を停止する構成とすることができる。これにより、濾紙の移動にキャプスタンとピンチローラを使用する必要がなくなり、したがってピンチローラに吸着した物質によって濾紙の表面が汚染されることを防止できるとともに、濾紙送り機構を簡単にすることが可能となる。

この場合、上記濾紙送り機構は、給紙リールと巻き取りリールとの間の測定セルより濾紙移動方向上流側に上流側ガイドローラ、下流側に下流側ガイドローラを有し、給紙リールから繰り出された濾紙が、上流側ガイドローラ、測定セルおよび下流側ガイドローラに順次接触して巻き取りリールに巻き取られる構成とすることができる。このように濾紙の移動にキャプスタンとピンチローラを使用しないことにより、ピンチローラに吸着した物質によって濾紙の表面が汚染されることがなくなるとともに、濾紙送り機構を簡単にすることができる。

本発明において、上述した上流側ガイドローラ、測定セルおよび下流側ガイドローラは、ステンレス鋼または四フッ化エチレン樹脂により形成することが好ましい。ステンレス鋼および四フッ化エチレン樹脂は、空気中の種々の汚染物質を吸着しにくいため、濾紙の表面が濾紙の接触箇所から測定対象ダスト以外の物質で汚染される可能性を減らすことができる。

本発明において、光学センサは、測定セルより濾紙移動方向上流側で濾紙の移動距離を検出することが好ましい。このようにすると、測定セルより上流側で濾紙の有無を直接検出することができ、そのため濾紙切れを早く検出することが可能となる。

本発明において、光学センサは、給紙リールから巻き取りリール方向に移動する濾紙をイメージセンサを用いて撮影し続け、今撮影した画像と、直前に撮影した画像とを比較して、濾紙の移動距離を光学的に検出するものである構成とすることができる。これにより、濾紙の移動距離を正確に検出することが可能となる。

本発明のダスト計は、濾紙の表面が測定対象ダスト以外の物質で汚染される可能性を減らすことができるとともに、濾紙送り機構を簡単にすることができ、しかも濾紙切れを早く検出することが可能である。

本発明に係るダスト計の一実施形態を示す概略正面図である。 光学センサの一例を示す概略図である。 従来のダスト計の一例を示す概略正面図である。

図１は、本発明に係るダスト計の一実施形態を示す概略正面図である。本例のダスト計は、図３に示したダスト計において、キャプスタンとピンチローラを設置せず、また、測定セル４より濾紙移動方向上流側に、給紙リール２２から巻き取りリール２６方向への濾紙２４の移動距離を光学的に検出する光学センサ４０を設けたものである。光学センサ４０は、演算制御部（図示せず）に接続されている。図１において、図３のダスト計と同一構成の部分には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

本例のダスト計における濾紙送り機構は、巻き取りリール２６の回転軸４２に接続されたモータ４４と、上流側ガイドローラ２８と、下流側ガイドローラ３４とからなる。モータ４４は、演算制御部に接続されている。本例の濾紙送り機構は、モータ４４の作動で巻き取りリール２６の回転軸４２を回転させ、給紙リール２２から巻き取りリール２６方向に濾紙２４を移動させるものであり、給紙リール２２から繰り出された濾紙２４は、上流側ガイドローラ２８、測定セル４および下流側ガイドローラ３４に順次接触して巻き取りリール２６に巻き取られる。

そして、本例のダスト計では、光学センサ４０の検出結果に基づいて上記濾紙送り機構の動作を制御する。具体的には、モータ４４の作動による濾紙２４の給紙リール２２から巻き取りリール２６方向への移動時に、光学センサ４０で検出した濾紙２４の移動距離が予め設定した所定の距離になったときに、演算制御部の制御によりモータ４４の作動を停止して濾紙２４を停止させる。

光学センサ４０は、例えば図２に示す構成を有する。本例の光学センサ４０は、筐体５０内に設置された光源５２およびイメージセンサ５４と、筐体５０の下部に設けられた凹部５６の壁部に取り付けられた光反射体５８および集光体６０を備えている。本例の光学センサ４０は、イメージセンサ５４を用いて給紙リールから巻き取りリールに移動する濾紙２４を撮影し続け、今撮影した画像と、直前に撮影した画像とを比較して、給紙リールから巻き取りリールへの濾紙の移動距離を光学的に検出するものである。すなわち、本例の光学センサ４０は、濾紙２４に光源５２から光を照射し、光反射体５８および集光体６０を利用して、濾紙２４の光が照射された部分の状態をイメージセンサ５４が模様として読み取るもので、読み取った模様のパターンは保持され、その後の動きに対して、特定の模様がどのように移動していくかをキャプチャし続けることで、ｘ軸方向、ｙ軸方向の移動距離を算出するものである。この光学センサ４０は、いわゆる光学式マウスと同様の検出原理を有する。

本例のダスト計は、下記の作用効果を奏する。
（１）キャプスタンとピンチローラを使用していないので、汚染物質がピンチローラから濾紙２４の表面に付着することがなく、濾紙２４の表面が測定対象ダスト以外の物質で汚染される可能性を減らすことができる。したがって、捕集したダストを成分分析に使用する場合に、濾紙２４の表面が測定対象ダスト以外の物質で汚染されて成分分析に影響を与えることを防止することができる。
（２）濾紙送り機構を、巻き取りリール２６の回転軸４２に接続されたモータ４４、上流側ガイドローラ２８および下流側ガイドローラ３４で構成したので、濾紙送り機構が簡単である。
（３）光学センサ４０を測定セル４より上流側に配置しているので、測定セル４より上流側で濾紙の有無を直接検出することができ、濾紙切れを早く検出することができる。
（４）光学センサ４０の検出結果に基づいて濾紙２４の移動距離を制御するので、濾紙２４の移動距離を任意に設定することができ、例えば、１日のうちの特定の時における濾紙２４の移動距離を他とは異なる適宜距離とすることにより、濾紙２４におけるダストの沈着層が何時における沈着層であるかを容易に特定することが可能となる。

すなわち、通常、１本の濾紙は、１時間で１捕集スポットを得る頻度で測定したときに約１ヶ月分（約７５０スポット分）の長さがあり、後日濾紙を回収して捕集状況の確認を行う際、あるいは成分分析を行う際に、個々のスポットの捕集日時の特定は重要な作業となる。そのとき、特定のスポット同士の間に一定量の空白があると、日時特定の助けになる。

一方、２３：００〜２４：００のスポットと２４：００（０：００）〜１：００のスポットとの間に１スポット分の空白をつくるという技術は公知である。

これに対し、本発明によれば、濾紙の移動距離を任意に設定することができるので、下記のような新規なスポット作成態様を採ることができる。
ａ．２３：００〜２４：００のスポットと２４：００〜１：００のスポットとの間の空白を１スポット分ではなく、それより短い例えば１／２スポット分にすることで、濾紙をより無駄なく使うことができる。
ｂ．２３：００〜２４：００のスポットと２４：００〜１：００のスポットとの間だけでなく、１１：００〜１２：００のスポットと１２：００〜１３：００のスポットとの間にも他とは異なる長さの空白を設けることで、捕集日時の特定がさらに容易になる。

なお、本発明のダスト計は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、光学センサは、給紙リールと巻き取りリールとの間の適宜位置に設置することができる。

４ 測定セル
６ 線源ブロック
８ 検出ブロック
１０ ガス流路
１２ β線照射路
１４ サンプリング管
１６ 吸引管
１８ β線源
２０ β線検出器
２２ 給紙リール
２４ 濾紙
２６ 巻き取りリール
２８ 上流側ガイドローラ
３４ 下流側ガイドローラ
４０ 光学センサ
４２ 巻き取りリールの回転軸
４４ モータ
５０ 筐体
５２ 光源
５４ イメージセンサ
５８ 光反射体
６０ 集光体

Claims (6)

1. 開閉可能な線源ブロックおよび検出ブロックを有するとともに、内部にガス流路およびβ線照射路が形成され、前記ガス流路を流れるガス中のダストを前記線源ブロックおよび検出ブロックで挟持した濾紙上に吸引捕集するとともに、前記β線照射路を通して濾紙にβ線を照射することにより、ダスト捕集前後における濾紙の透過β線強度を計測する測定セルと、
   前記測定セルに濾紙を供給する給紙リールと、
   前記測定セルで測定を行った後の濾紙を巻き取る巻き取りリールと、
   前記給紙リールから巻き取りリール方向に濾紙を移動させる濾紙送り機構とを備え、
   1回の測定が終了した後に、前記濾紙送り機構により前記給紙リールから巻き取りリール方向に濾紙を所定距離移動させるβ線吸収法によるダスト計であって、
   前記給紙リールから巻き取りリール方向への濾紙の移動距離を光学的に検出する光学センサを設け、前記光学センサの検出結果に基づいて前記濾紙送り機構の動作を制御することを特徴とするダスト計。
2. 前記濾紙送り機構は、前記巻き取りリールの回転軸に接続されたモータを備え、前記モータの作動で巻き取りリールの回転軸を回転させることにより、給紙リールから巻き取りリール方向に濾紙を移動させるものであり、前記ダスト計は、前記光学センサの検出結果に基づいて前記モータの作動を停止することを特徴とする請求項１に記載のダスト計。
3. 前記濾紙送り機構は、給紙リールと巻き取りリールとの間の測定セルより濾紙移動方向上流側に上流側ガイドローラ、下流側に下流側ガイドローラを有し、給紙リールから繰り出された濾紙が、前記上流側ガイドローラ、測定セルおよび下流側ガイドローラに順次接触して巻き取りリールに巻き取られることを特徴とする請求項２に記載のダスト計。
4. 前記上流側ガイドローラ、測定セルおよび下流側ガイドローラは、ステンレス鋼または四フッ化エチレン樹脂により形成されていることを特徴とする請求項３に記載のダスト計。
5. 前記光学センサは、測定セルより濾紙移動方向上流側で濾紙の移動距離を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のダスト計。
6. 前記光学センサは、給紙リールから巻き取りリール方向に移動する濾紙をイメージセンサを用いて撮影し続け、今撮影した画像と、直前に撮影した画像とを比較して、前記濾紙の移動距離を光学的に検出するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のダスト計。

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