JP2016121913A - 直進型サイクロン式の分粒ユニットおよび分粒捕集装置、ならびに気中粉塵濃度を測定する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸引装置の上流側に取り付けられ、吸引装置20により吸引される空気中の粉塵を分粒する直進型サイクロン式の分粒ユニット10であって、吸引装置20により吸引され、旋回流として流入させた空気が流れる外筒3と、前記外筒3の内部に、かつ前記外筒3と同軸上に設けられ、分粒ユニット10の外筒内に流入させた空気が吸引装置20に流れるように両端が開放された内筒4とを有し、前記内筒4が、前記外筒の流出方向に向かった返し板6を有する円錐台状部5を前記内筒4の流入側に有することを特徴とする分粒ユニット10。
【選択図】図1
Description
この非特許文献1においては、高い流量のエアサンプラを用いて吸入性粉塵を分離する分粒装置が提案されている。しかしながら、吸入性粉塵やPM2.5等に対する分離精度は十分なものではなかった。
・分粒ユニット(1)
図1〜4に示す構造の分粒ユニット(1)を用いて、分粒捕集装置を製造し、これにより分粒捕集を行った。このとき製造した分粒ユニット(1)の主な構成を以下に示す。外筒3の直径を90mm、高さを74mmとした。また、内筒4の筒状部の直径を60mm高さを25mmとし、内筒上部に設けられる円錐台状部は高さ30mm最大直径が80mmとし、この円錐台状部の最大直径側の端部に幅10mmの返し板を設けた。これにより、円錐台状部と返し板との溝部が外筒底部(ダストポット)方向に向かう形状となっている。さらに、4つの流入口にそれぞれ、流入後直ちに、流入口が設けられた蓋を正面視したとき左回りの旋回流となるような配管上の流入ガイドを設け、さらに筒内ガイドとしても機能する蓋を、外筒に取り付け、分粒ユニットを構成した。この分粒ユニット(1)は、筒内ガイド2bと円錐台状部5との隙間d1が10mmであり、返し板6と外筒3の隙間d2が5mmであり、返し板6の幅L1が10mmであり、返し板6と円錐台状部5との間に生じる溝部61の深さL2が3mmとした。なお、この分粒ユニットは、400〜600L/minの吸引流量で運転したとき、特に優れた分離精度を示す。
・分粒ユニット(2)
前記分粒ユニット(1)の、返し板を除いた構造のものを製造し、分粒捕集を行った。(参考文献:非特許文献1)
・吸引装置
柴田科学株式会社製「ハイボリウムエアサンプラ− HV−500F型」を用いた。この装置に取り付けられた従来の分粒ユニット部分を取り外し、前述の分粒ユニット(1)または(2)を取り付けた。
・フィルタ
東京ダイレック株式会社製「T60A20」(110mm系のテフロン(登録商標)バインダガラス繊維フィルタ。)
汚染モデル気体を用いて、本発明に用いられる分粒ユニット(1)を用いた実施例1と、返し板を持たない分粒ユニット(2)を用いた比較例1の試験を以下のように行った。コピー機用トナー粉体を流動層式粉じん発生装置を用いて粉じんチャンバー内に発塵させた粒子を含む気体(汚染モデル気体)を、本発明の分粒ユニットの前後で測定し、分離効率を測定した。吸引装置の運転条件として、吸引流量は500L/minに設定した。
なお、分離効率の測定にあたっては、分粒ユニット前のサンプルは、流入口前にサンプル口を設けサンプルを抽出して、粒径別の濃度を測定した。また、分粒ユニット後のサンプルは、内筒からフィルタまでの間に十分な長さのサンプリング口を有する配管を設け、サンプリング口からサンプルを抽出して、粒径別の濃度を測定した。この粒径別の濃度の測定は、電子式低圧インパクタ(DEKATI社「ELPI」)を用いて測定した。
実施例1および比較例1の分離効率の測定結果を、横軸を対数目盛で表し図5に示す。
図5から明らかなように、返し板を設けた本発明の分粒ユニット(1)は、分粒ユニット(2)よりもシャープな分離精度を有しており、特に粒子径3μm以上において優れた分離効率を示すものとなった。
分粒ユニット(1)のより詳しい分級特性を調べるために、以下の計7種(粒子径が約1、2、2.5、3、4、5、7の7種)の標準ラテックス粒子を用いて試験を行った。
・標準ラテックス粒子
JSRライフサイエンス株式会社社製“STANDEX”:1.005μm(±0.021μm)、2.005μm(±0.021μm)
JSRライフサイエンス株式会社製“DYNOSHERES”:3.21μm(±0.072μm)、5.125μm(±0.115μm)、7.123μm(±0.16μm)
サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社社製“Duke”:2.504μm(±0.027μm)、4.000μm(±0.027μm)
前記標準ラテックス粒子を混合して含ませたモデル気体を作成し、本発明に用いられる分粒ユニット(1)を用いて実施例2を行った。空気清浄機からネブライザーに清浄空気を送り込み、ネブライザー内に設置された標準ラテックス粒子を霧状にし、前記標準ラテックス粒子を含む気体(モデル気体)を、分粒ユニット(1)を取り付けた吸引装置で吸引した。このとき分粒ユニットの前後で粒子濃度を測定し、分離効率を測定した。吸引装置の運転条件として、吸引流量は400L/minに設定した。
なお、分離効率の測定にあたっては、分粒ユニット前のサンプルは、流入口前にサンプル口を設けサンプルを抽出して、粒径別の濃度を測定した。また、分粒ユニット後のサンプルは、内筒からフィルタまでの間に十分な長さのサンプリング口を有する配管を設け、サンプリング口からサンプルを抽出して、粒径別の濃度を測定した。この粒径別の濃度の測定は、粒子カウンタ(リオン社製「KC52」)を用いて測定した。
この実施例2にかかる、標準ラテックス粒子を用いてPM2.5の分級特性試験を行い50%径付近を中心として拡大したものを図6に示す。この図6において、破線で示す線は、PM2.5の理想分離曲線である。また、この分粒ユニット(1)を用いて分粒捕集したときの、分離精度は、50%分離径が2.5μmであり、PM2.5の分粒捕集に適したものであった。
[大気測定]
本発明の分粒捕集装置を用いて、大気中のPM2.5濃度を測定した。吸引装置に、フィルタと、分粒ユニット(1)を取り付け、吸引装置の吸引流量を500L/minとし、1時間吸引した前後のフィルタの重量変化からPM2.5濃度を測定した。
従来の測定方法と比較するために、BAM(β線減衰による粒子濃度測定装置)を用いて測定された値を求めて、本発明の分粒捕集装置による測定結果と比較した。
従来のBAMによる評価結果(横軸:「「BAM(μg/m3)」)と、本発明の分粒ユニットを利用した分粒捕集装置を用いたフィルタ秤量法による測定結果(縦軸:「Cyclone HV(μg/m3)」)を比較したグラフを図7に示す。図7から明らかなように、本発明の分粒捕集装置を用いてPM2.5濃度を測定した結果は、従来法と高い相関性を示した。
2a 流入ガイド
2b 筒内ガイド
2c 筒内ガイド高さ調節機構
3 外筒
31 外筒の底部
4 内筒
5 円錐台状部
6 返し板
61 溝部
62 流入方向端
63 流出方向端
7 ダストポット
8 フィルタ
10 分粒ユニット
20 吸引装置
100 分粒捕集装置
Claims (6)
- 吸引装置の上流側に取り付けられ、吸引装置により吸引される空気中の粉塵を分粒する直進型サイクロン式の分粒ユニットであって、
前記吸引装置により吸引され、旋回流として流入させた空気が流れる外筒と、
前記外筒の内部に、前記外筒と同軸上に設けられ、分粒ユニットの外筒内に流入させた空気が吸引装置に流れるように両端が開放された内筒とを有し、
前記内筒が、前記外筒の流出方向に向かった返し板を有する円錐台状部を前記内筒の流入側に有することを特徴とする分粒ユニット。 - 前記分粒ユニットが、円錐状先端部と円筒状の胴部を有する筒内ガイドを有し、前記筒内ガイドが前記内筒と同軸上に、かつ、前記円錐状先端部を流出方向に向かって設けられ、前記筒内ガイドと前記内筒の円錐台状部との間に隙間を生じるように配置されることを特徴とする請求項1記載の分粒ユニット。
- 前記返し板が、円錐台状部の流入方向端を起点として流出方向端までの幅が5mm以上15mm以下であることを特徴とする請求項1または2記載の分粒ユニット。
- 前記外筒の軸と垂直方向の配管による旋回流を外筒に流入させる流入ガイドを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の分粒ユニット。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の分粒ユニットを、吸引装置の吸引口にフィルタを介して取り付けたことを特徴とする分粒捕集装置。
- 請求項5記載の分粒捕集装置により分粒して捕集された吸入性の気中粉塵を測定することで気中粉塵濃度を測定する方法。
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明星敏彦等: "AK−02 軸流サイクロンを用いたハイボリウムエアサンプラ用分粒装置の試作", 日本労働衛生工学会・作業環境測定研究発表会 抄録集, vol. 53rd-34th, JPN6018031686, 13 November 2013 (2013-11-13), pages 24 - 25 * |
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