JP2020008530A - 粒子状物質測定装置とゼロエア供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定結果に影響を与えることなく、通常測定と空試験とを自動的に切り替えることができる粒子状物質測定装置とゼロエア供給装置とを得る。【解決手段】本発明にかかる粒子状物質測定装置（１ｂ）は、試料大気を導入する試料大気導入口（１１）と、試料大気に含まれる粒子状物質を測定する測定部（１４）と、試料大気を試料大気導入口から測定部に導く流路（Ｒ）と、流路にゼロエアを供給するゼロエア導入口（２５ｈ）と、を有してなり、流路にゼロエアが供給されるとき、流路に供給されたゼロエアの一部は、試料大気導入口から排出される、ことを特徴とする。【選択図】図１３

Description

本発明は、粒子状物質測定装置とゼロエア供給装置とに関する。

大気中に浮遊する粒子状物質（固体粒子、液体粒子）のうち、ＳＰＭ（Suspended Particulate Matter）や、ＰＭ１０、ＰＭ２．５は、人に吸引されることで、人の呼吸器などに悪影響を及ぼす。

ここで、「ＳＰＭ」は、粒径１０μｍ以下（粒径１０μｍ以上の粒子を１００％カットしたもの）の粒子状物質（浮遊粒子状物質）である。「ＰＭ１０」は、粒径１０μｍ以下（粒径１０μｍにおける捕集率５０％のフィルタを用いて、粒径の大きい粒子をカットしたもの）の粒子状物質である。「ＰＭ２．５」は、粒径２．５μｍ以下（２．５μｍにおける捕集率５０％のフィルタを用いて、粒径の大きい粒子をカットしたもの）の粒子状物質（微小粒子状物質）である。

これら粒子状物質のうち、ＰＭ２．５は、ＳＰＭやＰＭ１０よりも肺の奥に入り込むため、呼吸器へ影響を及ぼし易い。そのため、世界各国においてＰＭ２．５の濃度の環境基準値が定められている。我が国においても、大気汚染防止法の規定に基づいて、浮遊粒子状物質やＰＭ２．５の濃度の環境基準値と測定方法とが、定められている（例えば、非特許文献１参照）。

このような大気中の粒子状物質の濃度は、β線吸収方式、圧電天秤方式、光散乱方式、フィルタ振動方式、など種々の測定方式の粒子状物質測定装置を用いて、粒子状物質測定装置内に導入された大気（試料大気）に含まれる粒子状物質の濃度を測定することにより測定される。

図１８は、従来の粒子状物質（ＰＭ２．５）測定装置の機能ブロック図である。
粒子状物質測定装置１００は、試料大気導入口１１１と、第１分粒器１１２と、第２分粒器１１３と、測定部１１４と、試料大気吸引部１１５と、制御部１１６と、記憶部１１７と、第１試料流路ｒ１１１と、第２試料流路ｒ１１２と、第３試料流路ｒ１１３と、第４試料流路ｒ１１４と、を有してなる。

第１分粒器１１２は、第１試料流路ｒ１１１を介して第２分粒器１１３に接続される。第２分粒器１１３は、第２試料流路ｒ１１２を介して測定部１１４に接続される。測定部１１４は、第３試料流路ｒ１１３を介して試料大気吸引部１１５に接続される。

粒子状物質測定装置１００は、試料大気吸引部１１５の吸引により試料大気導入口１１１から試料大気を吸引し、第１分粒器１１２と第２分粒器１１３とにより試料大気を分粒し、測定部１１４により試料大気に含まれる粒子状物質を測定し、制御部１１６により試料大気に含まれる粒子状物質の濃度を算出する。測定部１１４により粒子状物質が測定された試料大気は、第３試料流路ｒ１１３と、試料大気吸引部１１５と、第４試料流路ｒ１１４と、を介して、大気中に排気される。

ここで、我が国のＰＭ２．５の濃度は、約１０μｇ／ｍ^３−２０μｇ／ｍ^３程度と低い。そのため、これらの粒子状物質測定装置においてＰＭ２．５の濃度を正確に測定するためには、濃度ゼロを示す値（ゼロ値）の確認やゼロ校正は、重要である。

粒子状物質測定装置１００のゼロ値の確認は、空試験と呼ばれる性能試験において、粒子状物質を含まない空気（以下「ゼロエア」という。）に対する指示値を確認することにより実行される。空試験は、粒子状物質を含まない空気（ゼロエア）を測定し、その１時間値の２４時間平均値と標準偏差とを算出して、これらの値が所定の閾値を超えないことを確認する試験である。空試験は、例えば、粒子状物質測定装置１００の管理者などが試料大気導入口１１１から測定部１１４までの流路の一部を取り外して、残された流路にゼロエアを生成するフィルタ（以下「ゼロフィルタ」という。）Ｆを取り付けることにより実行される。ゼロ校正は、空試験の結果に基づいて、実行される。

図１９は、粒子状物質測定装置１００が空試験を実行するときの構成を示す機能ブロック図である。同図は、第２試料流路ｒ１１２の一部が取り外されて、ゼロフィルタＦが取り付けられていることを示す。同図は、大気の流れを実線の矢印で示す。

図１９に示されるように、ゼロフィルタＦが流路（第２試料流路ｒ１１２の一部）に取り付けられた状態で試料大気吸引部１１５が動作することにより、大気は、ゼロフィルタＦを介して吸引されて、ゼロエアとして測定部に供給される。その結果、測定部１１４は、ゼロエアを測定することができる。このように、粒子状物質測定装置１００において空試験を実行している間、同装置１００は、ゼロエアを測定することができるが、試料大気の測定をすることができない。空試験は、１回につき２４時間（例えば、所定の日の正午から翌日の正午まで）実行され、１回または数回実行される。そのため、粒子状物質測定装置１００の測定結果には、空試験の回数に１日を加えた時間の欠測が生じる。また、粒子状物質測定装置１００の管理者などは、空試験の終了後に、ゼロフィルタＦを取り外して、空試験前に取り外した流路の一部を取り付けなければならない。

これまでにも、ゼロエアを供給する機構を内蔵して空試験を自動的に実行する粒子状物質測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された粒子状物質測定装置は、試料大気の導入をオンオフするバルブと、ゼロエアの供給をオンオフするバルブと、ゼロエア供給源と、を備える。同装置は、２つのバルブを操作して試料大気とゼロエアのいずれか一方を測定部に導入することにより、試料大気に含まれる粒子状物質の測定と、空試験と、を自動的に切り替える。

特開２００２−１５６３２１号公報

「環境大気常時監視マニュアル第６版」、［online］、環境省、［平成３０年２月２６日検索］、インターネット＜https://www.env.go.jp/air/osen/manual_6th/＞

特許文献１に開示された粒子状物質測定装置は、試料大気の経路とゼロエアの経路それぞれへのバルブの取り付けと、各バルブの制御と、各バルブの保守管理と、を必要とする。そのため、特許文献１に開示された粒子状物質測定装置は、製造コストや維持管理コストの増加や、同装置の制御の複雑化などの問題を有する。

また、特許文献１に開示された粒子状物質測定装置を既存の測定装置に適用する場合、配管へのバルブの取り付けや、バルブの制御の追加など、既存の測定装置に対する大掛かりな改良が必要となる。

さらに、特許文献１に開示された粒子状物質測定装置は、試料大気の導入をオンオフするバルブを試料大気の流路（試料大気導入管）中に備える。同装置において、バルブの操作を自動的に行う場合、バルブには、例えば、電磁弁が用いられる。この構成の場合、試料大気の流れは、バルブ部分の影響を受け得る。また、粒子状物質、特にＰＭ２．５は、バルブ部分に付着する可能性がある。前述のとおり、我が国の大気中のＰＭ２．５の濃度は低いため、バルブ部分における試料大気の流れの影響やＰＭ２．５の付着がＰＭ２．５の濃度の測定結果に与える影響は、相対的に大きくなる。

さらにまた、非特許文献１は、「試料大気導入口より粒子捕集部までは鉛直線状に構成するものとし、試料大気導入管に屈曲部があってはならない」、とＰＭ２．５の測定方法を規定している。そのため、バルブに電磁弁を用いる場合、同粒子状物質測定装置の構成は、非特許文献１に規定されている理想的な装置構成とならない。

一方、バルブに試料大気導入管と同じ内径のボールバルブを用いる場合、試料大気の流れは、バルブ部分の影響を受け難い。また、試料大気導入管の構成は、バルブ部分を含めて屈曲部のない構成とすることができる。そのため、同粒子状物質測定装置の構成は、非特許文献１に規定されている理想的な装置構成とすることができる。しかし、バルブにボールバルブを用いる場合、バルブに掛かるコストが増加するだけでなく、粒子状物質測定装置自体が大型化することになり、同装置全体に掛かるコストが増加する。

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、測定結果に影響を与えることなく、通常の測定と空試験とを自動的に切り替えることが可能な粒子状物質測定装置とゼロエア供給装置とを提供することを目的とする。

本発明にかかる粒子状物質測定装置は、試料大気を導入する試料大気導入口と、試料大気に含まれる粒子状物質を測定する測定部と、試料大気を試料大気導入口から測定部に導く流路と、流路にゼロエアを供給するゼロエア導入口と、を有してなり、流路にゼロエアが供給されるとき、流路に導入されたゼロエアの一部は、試料大気導入口から排出される、ことを特徴とする。

本発明によれば、測定結果に影響を与えることなく、通常の測定と空試験とを自動的に切り替えることができる。

本発明にかかるゼロエア供給装置が取り付けられる従来の粒子状物質測定装置の機能ブロック図である。 図１の粒子状物質測定装置が備える第２分粒器の模式断面図である。 図１の粒子状物質測定装置が試料大気を測定するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。 図１の粒子状物質測定装置がゼロエアを測定するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。 本発明にかかるゼロエア供給装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。 図５のゼロエア供給装置が備える接続部材の模式断面図である。 図１の粒子状物質測定装置が備える第２分粒器の移送管が取り外された状態を示す模式断面図である。 図１の粒子状物質測定装置と、図５のゼロエア供給装置と、の接続の例を示す模式断面図である。 図８の状態における粒子状物質測定装置と、ゼロエア供給装置と、の機能ブロック図である。 図８の状態における粒子状物質測定装置が試料大気を測定するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。 図８の状態における粒子状物質測定装置がゼロエアを測定するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。 本発明にかかる粒子状物質測定装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。 本発明にかかる粒子状物質測定装置の別の実施の形態を示す機能ブロック図である。 図１３の粒子状物質測定装置が測定モードで動作するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。 図１３の粒子状物質測定装置が空試験モードで動作するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。 流路とゼロエア流路との接続の別の例を示す模式断面図である。 流路とゼロエア流路との接続のさらに別の例を示す模式断面図である。 従来の粒子状物質測定装置の機能ブロック図である。 図１８の粒子状物質測定装置が空試験を実行するときの構成を示す機能ブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本発明にかかるゼロエア供給装置（以下「本供給装置」という。）と本発明にかかる粒子状物質測定装置（以下「本測定装置」という。）との実施の形態について説明する。

●ゼロエア供給装置（１）●
先ず、本供給装置について、本供給装置が従来の粒子状物質測定装置（以下「従来測定装置」という。）に取り付けられる場合を例に、説明する。

●従来の粒子状物質測定装置の構成
図１は、本供給装置が取り付けられる従来測定装置の機能ブロック図である。
同図は、大気（空気）の流れる経路を実線で、信号の流れる経路を破線で、それぞれ示す。

従来測定装置１は、大気に含まれる粒子状物質を捕集して、その濃度（質量濃度：μｇ／ｍ^３）を測定する。従来測定装置１が濃度を測定する粒子状物質は、例えば、粒径２．５μｍ以下の粒子状物質（微小粒子状物質）、すなわち、ＰＭ２．５である。従来測定装置１は、試料大気導入口１１と、第１分粒器１２と、第２分粒器１３と、測定部１４と、試料大気吸引部１５と、制御部１６と、記憶部１７と、第１試料流路ｒ１１と、第２試料流路ｒ１２と、第３試料流路ｒ１３と、第４試料流路ｒ１４と、を備える。

試料大気導入口１１は、測定部１４が粒子状物質の濃度を測定する大気（以下「試料大気」という。）を大気中から導入する。試料大気導入口１１は、風雨の影響を受けにくい形状、例えば、傘状である。試料大気導入口１１は、第１分粒器１２に接続される。

第１分粒器１２は、試料大気導入口１１から導入された試料大気に含まれる粒子状物質を分粒して、試料大気に含まれる粒子状物質の主な粒径を１０μｍ以下（ＰＭ１０相当）にする。第１分粒器１２は、例えば、インパクタ方式の分粒器である。第１分粒器１２は、ドレントラップ（不図示）を備える。第１分粒器１２は、第１試料流路ｒ１１を介して、第２分粒器１３に接続される。

第２分粒器１３は、第１分粒器１２からの試料大気に含まれる粒子状物質を分粒して、試料大気に含まれる粒子状物質の主な粒径を２．５μｍ以下（ＰＭ２．５相当）にする。第２分粒器１３は、例えば、サイクロン方式の分粒器である。第２分粒器１３は、第２試料流路ｒ１２を介して、測定部１４に接続される。

図２は、第２分粒器１３の模式断面図である。
同図は、第２分粒器１３内の試料大気の流れを破線矢印で示す。

第２分粒器１３は、本体部１３１と移送管１３２とを備える。本体部１３１は、第１分粒器１２からの試料大気に含まれる粒子状物質を分粒する。移送管１３２は、本体部１３１内で分粒された試料大気を下流（測定部１４）側に移送する管状の部材である。移送管１３２は、本体部１３１から取り外し可能である。

図１に戻る。
測定部１４は、第２分粒器１３からの試料大気に含まれる粒子状物質（ＰＭ２．５）を捕集して、粒子状物質を測定する。測定部１４の粒子状物質の測定方式は、例えば、β線吸収方式である。測定部１４は、β線源（不図示）と、β線検出器（不図示）と、リール状の濾紙（不図示）と、を備える。測定部１４は、濾紙に捕集された粒子状物質にβ線を照射して、粒子状物質を透過したβ線の強度を検出する。すなわち、測定部１４の測定結果は、粒子状物質を透過したβ線の強度に関する情報を含む。測定部１４は、第３試料流路ｒ１３を介して、試料大気吸引部１５に接続される。測定部１４の動作については、後述する。

なお、測定部の測定方式は、β線吸収方式に限定されない。すなわち、例えば、測定部は、圧電天秤方式、光散乱方式、フィルタ振動方式、などの測定方式を用いて、大気に含まれる粒子状物質の濃度を測定してもよい。

試料大気吸引部１５は、試料大気を大気中から吸引することにより、試料大気を測定部１４に供給する。試料大気吸引部１５は、例えば、偏心ロータリーポンプやダイヤフラムポンプなどの気体（大気）を吸引可能なポンプである。試料大気吸引部１５は、第４試料流路ｒ１４を介して、従来測定装置１の外部（大気中）に接続される。すなわち、試料大気吸引部１５の排気は、第４試料流路ｒ１４を介して、従来測定装置１の外部（大気中）に排出される。試料大気吸引部１５の動作については、後述する。

制御部１６は、測定部１４と、試料大気吸引部１５と、の動作の制御など、従来測定装置１全体の動作の制御を実行すると共に、測定部１４からの測定結果に基づいて試料大気に含まれる粒子状物質の濃度などを算出する。また、制御部１６は、測定局のテレメータシステム（不図示）やデータロガー（不図示）などの外部機器に接続されて、記憶部１７に記憶されている粒子状物質の濃度や、後述する１時間値、２４時間平均値、標準偏差などの測定値を外部機器に出力する。制御部１６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路により構成される。制御部１６の動作については、後述する。

記憶部１７は、従来測定装置１が後述する動作を実行するために必要な情報や、測定部１４の測定結果、制御部１６が算出した粒子状物質の濃度などを記憶する。記憶部１７は、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置や、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、などにより構成される。

第１試料流路ｒ１１は、第１分粒器１２と第２分粒器１３とに接続されて、第１分粒器１２からの試料大気を第２分粒器１３に導く。第２試料流路ｒ１２は、第２分粒器１３と測定部１４とに接続されて、第２分粒器１３からの試料大気を測定部１４に導く。第１試料流路ｒ１１と第２試料流路ｒ１２とは、例えば、アルミニウム製の直管である。第２試料流路ｒ１２は、分割可能である。すなわち、第２試料流路ｒ１２の一部は、従来測定装置１から取り外し可能である。第１分粒器１２と第１試料流路ｒ１１と第２分粒器１３と第２試料流路ｒ１２とは、試料大気を試料大気導入口１１から測定部１４に導く、本発明における流路Ｒを構成する。

なお、第２試料流路に代えて、第１試料流路が分割可能でも良い。

第３試料流路ｒ１３は、測定部１４と試料大気吸引部１５とに接続されて、測定部１４からの試料大気を試料大気吸引部１５に導く。第４試料流路ｒ１４は、試料大気吸引部１５と従来測定装置１の外部（大気中）とに接続されて、試料大気吸引部１５からの試料大気を従来測定装置１の外部（大気中）に導く。第３試料流路ｒ１３と第４試料流路ｒ１４とは、例えば、合成樹脂製のチューブである。

●従来の粒子状物質測定装置の動作
次に、従来測定装置１の動作について、従来測定装置１が試料大気を測定する場合と、従来測定装置１がゼロエアを測定する場合と、を例に説明する。ゼロエアについては、後述する。

●試料大気の測定
図３は、従来測定装置１が試料大気を測定するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。同図は、大気の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、それぞれ示す。

従来測定装置１が試料大気を測定するとき、制御部１６は、試料大気吸引部１５を動作させる制御信号を生成して、同制御信号を試料大気吸引部１５に送信する。試料大気吸引部１５は、制御信号に基づいて、動作を開始する。

試料大気吸引部１５が動作を開始すると、試料大気は、流路Ｒ（第１分粒器１２、第１試料流路ｒ１１、第２分粒器１３、第２試料流路ｒ１２）を介して試料大気導入口１１から測定部１４に供給される。試料大気に含まれる粒子状物質は、試料大気が濾紙を通過する際に濾紙に捕集される。濾紙を通過した試料大気は、第３試料流路ｒ１３と、試料大気吸引部１５と、第４試料流路ｒ１４と、を介して、大気中に排気される。

次いで、制御部１６は、測定部１４を動作させる制御信号を生成して、同制御信号を測定部１４に送信する。測定部１４は、制御信号に基づいて、濾紙に捕集された粒子状物質を測定して、測定結果を制御部１６に送信する。

測定部１４は、例えば、所定時間（例えば、１時間）ごとにリール状の濾紙を所定間隔分送る（巻き取る）ことにより、試料大気が通過する位置に未使用の濾紙を供給する。

測定部１４から測定結果が送信されたとき、制御部１６は、粒子状物質の濃度を算出する。粒子状物質の濃度は、所定の係数や定数と、測定部１４からの測定結果と、に基づいて、算出される。所定の係数や定数は、予め記憶部１７に記憶されている。算出された粒子状物質の濃度は、例えば、測定部１４が測定した日時に関する情報と、測定部１４からの測定結果と、に関連付けられて、記憶部１７に記憶される。

従来測定装置１が試料大気を測定しているとき、制御部１６は、粒子状物質の濃度の１時間値を算出する。算出された１時間値は、例えば、これらの値に対応する日時に関する情報（例えば、従来測定装置１が備える不図示の計時手段が出力する情報）に関連付けられて、記憶部１７に記憶される。

なお、制御部は、２４時間平均値や、その標準偏差を算出して、記憶部に記憶してもよい。

制御部１６は、測定値（記憶部１７に記憶されている１時間値）を測定局のテレメータシステムまたは、データロガーに出力する。測定局のテレメータシステムは、制御部１６からの測定値を定期的に、または、テレメータシステムを介した中央局からの指示に基づいて、同中央局に送信する。その結果、従来測定装置１が測定（算出）した測定値は、テレメータを介して、中央局に集約されて遠隔管理される。

●ゼロエアの測定
次いで、従来測定装置１によるゼロエアの測定（空試験）について説明する。

「ゼロエア」は、従来測定装置１が測定する、粒子状物質を含まない空気である。「粒子状物質を含まない空気」は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ０９０１に規定する捕集率Ａ１の濾過材２枚に相当する濾過材を通すことにより得られる空気である。

「空試験」は、ゼロエア（粒子状物質を含まない空気）を測定することで、濃度ゼロを示す指示値（ゼロ値）を確認する試験である。空試験は、通常、２４時間実行される。

従来測定装置１においてゼロエアを測定するとき、例えば、従来測定装置１の管理者は、試料大気導入口１１から測定部１４までの流路Ｒ（本実施の形態では第２試料流路ｒ１２）の一部を取り外して、残された流路に大気からゼロエアを生成するフィルタ（以下「ゼロフィルタ」という。）Ｆを取り付ける。

図４は、従来測定装置１がゼロエアを測定するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。同図は、第２試料流路ｒ１２の一部が取り外されて、ゼロフィルタＦが取り付けられていることを示す。同図は、大気の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、それぞれ示す。

従来測定装置１がゼロエアを測定するとき、制御部１６は、試料大気吸引部１５を動作させる制御信号を生成して、同制御信号を試料大気吸引部１５に送信する。試料大気吸引部１５は、制御信号に基づいて、動作を開始する。

試料大気吸引部１５が動作を開始すると、ゼロエアの原料となる大気は、ゼロフィルタＦに供給される。ゼロフィルタＦは、大気に含まれる粒子状物質を捕集して、ゼロエアを生成する。ゼロエアは、測定部１４に供給される。濾紙を通過したゼロエアは、第３試料流路ｒ１３と、試料大気吸引部１５と、第４試料流路ｒ１４と、を介して、大気中に排気される。

次いで、制御部１６は、測定部１４を動作させる制御信号を生成して、同制御信号を測定部１４に送信する。測定部１４は、試料大気の場合と同様に測定結果を制御部１６に送信する。制御部１６は、試料大気の場合と同様に粒子状物質の濃度や１時間値を算出して、記憶部１７に記憶する。制御部１６は、試料大気の測定の場合と同様にこれらの測定値を測定局のテレメータシステムやデータロガーに出力する。

ゼロエアの測定（空試験）が終了したとき、従来測定装置１の管理者は、流路ＲからゼロフィルタＦを取り外して、空試験前に取り外した流路の一部を取り付ける。その結果、従来測定装置１は、試料大気を測定可能な状態となる。

●ゼロエア供給装置（１）の構成
図５は、本供給装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。
本供給装置２は、従来測定装置１に取り付けられて、従来測定装置１の流路Ｒ（図１参照）にゼロエアを供給する。

本供給装置２は、大気導入口２１と、大気供給部２２と、フィルタ２３と、制御部２４と、接続部材２５と、第１大気流路ｒ２１と、第２大気流路ｒ２２と、ゼロエア流路ｒ２３と、を備える。

大気導入口２１は、ゼロエアの原料となる大気を大気中から導入する。大気導入口２１は、例えば、本供給装置２を収容する筐体（不図示）内に配置される。大気導入口２１は、第１大気流路ｒ２１を介して、大気供給部２２に接続される。

なお、本発明における大気導入口は、試料大気導入口と共に屋外（測定局外）に配置されてもよい。この場合、ゼロエア流路を流れるゼロエアに含まれる水分量は、屋外の大気（環境大気）に含まれる水分量と同じになる。

大気供給部２２は、ゼロエアの原料となる大気を大気中（筐体内）から大気導入口２１を介して吸引して、同大気をフィルタ２３に供給する。大気供給部２２は、例えば、偏心ロータリーポンプやダイヤフラムポンプなどの気体（大気）の吸引と吐出とが可能なポンプである。大気供給部２２の吐出量は、試料大気吸引部１５の吐出量（例えば、１６．７Ｌ／ｍｉｎ）よりも大きく設定される。大気供給部２２は、第２大気流路ｒ２２を介して、フィルタ２３に接続される。すなわち、大気供給部２２の吐出空気は、第２大気流路ｒ２２を介して、フィルタ２３に供給される。

フィルタ２３は、大気供給部２２から供給される大気（吐出空気）に含まれる粒子状物質を捕捉して、同大気からゼロエアを生成するゼロフィルタである。フィルタ２３は、ゼロエア流路ｒ２３を介して、接続部材２５に接続される。

制御部２４は、大気供給部２２の動作の制御など、本供給装置２全体の動作の制御を実行する。また、制御部２４は、測定局のテレメータシステム（不図示）に接続されて、ゼロエアの供給の開始・停止の情報を同テレメータシステムに出力する。

図６は、接続部材２５の模式断面図である。
同図は、接続部材２５に接続されるゼロエア流路ｒ２３の模式断面も併せて示す。

接続部材２５は、ゼロエア流路ｒ２３（本供給装置２）を従来測定装置１の流路Ｒに接続する管状の部材である。接続部材２５は、接続孔２５ｈを備える。接続部材２５の構成は、接続孔２５ｈを備える点を除き、移送管１３２（図２参照）の構成と共通する。すなわち、接続部材２５は、従来測定装置１の移送管１３２と置き換え可能である。

接続孔２５ｈは、ゼロエア流路ｒ２３が接続されて、ゼロエア流路ｒ２３からのゼロエアを接続部材２５の内部に案内（供給）する孔である。接続孔２５ｈは、後述する試料大気の流れに対して側方または後方からゼロエアを供給可能な態様で、接続部材２５に配置される。

図５に戻る。
第１大気流路ｒ２１は、大気導入口２１と大気供給部２２とに接続されて、大気導入口２１からの大気を大気供給部２２に導く。第２大気流路ｒ２２は、大気供給部２２とフィルタ２３とに接続されて、大気供給部２２からの大気をフィルタ２３に導く。ゼロエア流路ｒ２３は、フィルタ２３と接続部材２５の接続孔２５ｈとに接続されて、フィルタ２３からのゼロエアを接続部材２５に導く。第１大気流路ｒ２１と第２大気流路ｒ２２とゼロエア流路ｒ２３とは、例えば、合成樹脂製のチューブである。

●従来の粒子状物質測定装置とゼロエア供給装置（１）との接続
本供給装置２は、接続部材２５が従来測定装置１の第２分粒器１３の移送管１３２（図２参照）と置き換えられることにより、従来測定装置１に取り付けられる。

先ず、従来測定装置１の第２分粒器１３の移送管１３２が、従来測定装置１の管理者などにより、第２分粒器１３の本体部１３１から取り外される。

図７は、第２分粒器１３の移送管１３２が取り外された状態を示す模式断面図である。
同図は、移送管１３２と置き換えられる本供給装置２の接続部材２５を合わせて示す。

次いで、本供給装置２の接続部材２５が、従来測定装置１の管理者などにより、第２分粒器１３の本体部１３１に取り付けられる。すなわち、接続部材２５は、移送管１３２に代えて、第２分粒器１３の一部を構成すると共に、従来測定装置１の流路Ｒの一部を構成する。その結果、本供給装置２からのゼロエアは、ゼロエア流路ｒ２３と接続孔２５ｈとを介して従来測定装置１の流路Ｒに供給可能となる。換言すれば、接続孔２５ｈは、流路Ｒにゼロエアを供給する、本発明におけるゼロエア導入口として機能する。

このように、本供給装置２は、従来測定装置１に接続される。このとき、従来測定装置１（制御部１６）は、本供給装置２の制御部２４との接続を要しない。そのため、本供給装置２は、従来測定装置１に対して容易に着脱可能である。すなわち、本発明にかかるゼロエア供給装置は、いわゆるポータブル機器として持ち運びすることができ、１つのゼロエア供給装置により、複数の測定局の従来測定装置に対し、空試験を順次実施することができる。

図８は、従来測定装置１と、本供給装置２と、の接続の例を示す模式断面図である。
本実施の形態では、接続孔２５ｈは、第２分粒器１３の移送管１３２と置き換え可能な接続部材２５に配置されて、本供給装置２からのゼロエアを流路Ｒに供給する。そのため、移送管１３２と接続部材２５とを交換するだけで本供給装置２を既存の従来測定装置１に取り付けることができ、従来測定装置１に対する大掛かりな改良は、不要である。

さらに、本供給装置２の動作の制御は、従来測定装置１ではなく、本供給装置２の制御部２４が実行する。そのため、本供給装置２は、従来測定装置１に対するソフト変更などの変更をすることなく、従来測定装置１に取り付けられて、従来測定装置１にゼロエアを供給することができる。換言すれば、本供給装置２は、従来測定装置１のソフト変更などをすることなく、本供給装置２から供給されたゼロエアを用いて、従来測定装置１に後述する空試験を実行させることができる。

さらに、ゼロエア流路ｒ２３は、第２分粒器１３（流路Ｒ）内の試料大気の進行方向（図８の破線矢印が示す方向）に対して、側方または後方側から第２分粒器１３に接続される。そのため、ゼロエア流路ｒ２３が第２分粒器１３に接続されていても、第２分粒器１３内の試料大気の流れは、阻害されない。

●従来の粒子状物質測定装置とゼロエア供給装置（１）とが接続された状態における、両装置の動作
次に、従来測定装置１と本供給装置２とが接続された状態（以下「接続状態」という。）における、従来測定装置１の動作と、本供給装置２の動作と、について説明する。接続状態における従来測定装置１は、本発明にかかる粒子状物質測定装置として機能する。

図９は、接続状態における従来測定装置１と本供給装置２との機能ブロック図である。

以下の説明は、接続状態において、従来測定装置１の動作とは無関係に本供給装置２が定期的に動作して従来測定装置１にゼロエアを供給する場合を例に説明する。すなわち、従来測定装置１は、本供給装置２が動作しないとき試料大気の測定（通常測定）を実行し、本供給装置２が動作するときゼロエアの測定（空試験）を実行する。

本供給装置２は、通常、動作せず、所定期間が経過するごとに動作する。「所定期間」は、例えば、予め従来測定装置１の管理者や本供給装置２の管理者などにより設定されたメンテンナンス期間（例えば、３か月間）である。所定期間は、例えば、制御部２４が備えるタイマー（不図示）により設定される。すなわち、本供給装置２の制御部２４は、従来測定装置１の空試験のスケジュール管理を行う。

●試料大気の測定
図１０は、接続状態における従来測定装置１が試料大気を測定するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。同図は、大気の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、それぞれ示す。

接続状態において、従来測定装置１は、従来測定装置１に本供給装置２が接続されていない状態（以下「未接続状態」という。）における従来測定装置１の試料大気の測定と同様に、試料大気の測定を実行する。すなわち、制御部１６は、試料大気吸引部１５と測定部１４とを動作させて、試料大気に含まれる粒子状物質の濃度を測定する。このとき、本供給装置２は、動作を停止している。

試料大気吸引部１５が動作を開始すると、試料大気は、試料大気導入口１１から流路Ｒ（第１分粒器１２、第１試料流路ｒ１１、第２分粒器１３（接続部材２５）、第２試料流路ｒ１２）を介して試料大気導入口１１から測定部１４に供給される。試料大気に含まれる粒子状物質は、試料大気が濾紙を通過する際に濾紙に捕集される。濾紙を通過した試料大気は、第３試料流路ｒ１３と、試料大気吸引部１５と、第４試料流路ｒ１４と、を介して、大気中に排気される。

測定部１４は、制御信号に基づいて、濾紙に捕集された粒子状物質を測定して、測定結果を制御部１６に送信する。制御部１６は、未接続状態の場合と同様に粒子状物質の濃度や１時間値を算出して、記憶部１７に記憶して、これらの測定値を測定局のテレメータシステムやデータロガーに出力する。

●ゼロエアの測定
図１１は、接続状態における従来測定装置１がゼロエアを測定するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。同図は、大気の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、それぞれ示す。

従来測定装置１がゼロエアを測定するとき、本供給装置２の制御部２４は、大気供給部２２を動作させる制御信号を生成して、同制御信号を大気供給部２２に送信する。同制御信号を受信した大気供給部２２は、制御信号に基づいて、動作を開始する。このとき、試料大気吸引部１５は、従来測定装置１が試料大気を測定するときと同様に動作する。

制御部２４は、大気供給部２２を動作させたとき、従来測定装置１へのゼロエアの供給を開始したことを示す情報を測定局のテレメータシステムに出力する。その結果、従来測定装置１の空試験が開始されたことを示す情報が、テレメータシステムを介して中央局に送信される。

大気供給部２２が動作を開始すると、ゼロエアの原料となる大気は、大気導入口２１から第１大気流路ｒ２１と大気供給部２２と第２大気流路ｒ２２とを介して、フィルタ２３に供給される。大気供給部２２から供給される大気に含まれる粒子状物質は、同大気がフィルタ２３を通過する際にフィルタ２３に捕捉される。フィルタ２３を通過した大気（ゼロエア）は、ゼロエア流路ｒ２３を介して、接続部材２５の接続孔２５ｈから流路Ｒに供給される。換言すれば、大気供給部２２は、ゼロエア導入口（流路Ｒ）にゼロエアを供給する。流路Ｒに供給されるゼロエアの量は、大気供給部２２の吐出量により定まる。

前述のとおり、大気供給部２２の吐出量は、試料大気吸引部１５の吐出量よりも大きい。すなわち、従来測定装置１の流路Ｒに供給されるゼロエアは、試料大気吸引部１５の吐出（吸引）能力を超える過剰分のゼロエアを含む。そのため、流路Ｒにゼロエアが供給されるとき、第２分粒器１３に供給されたゼロエアの一部は、流路Ｒを逆流して、試料大気導入口１１から大気中に排出される。その結果、試料大気導入口１１から流路Ｒへの試料大気の供給は、停止（阻害）される。換言すれば、大気供給部２２の吐出量は、第２分粒器１３に供給されたゼロエアの一部が流路Ｒを逆流して試料大気導入口１１から大気中に排出されるように設定される（オーバーフロー）。本供給装置２は、オーバーフローを十分に確保することにより、試料大気導入口１１から流路Ｒへの試料大気の混入を防ぐ。

試料大気導入口１１からの試料大気の供給が停止されたとき、測定部１４には、ゼロエアのみが供給される。すなわち、従来測定装置１は、空試験を実行する。

測定部１４は、試料大気の場合と同様にゼロエアを測定して、測定結果を制御部１６に送信する。制御部１６は、試料大気の場合と同様に粒子状物質の濃度や、１時間値を算出して、記憶部１７に記憶する。制御部１６は、試料大気の測定の場合と同様にこれらの測定値を測定局のテレメータシステムやデータロガーに出力する。

空試験が終了したとき、本供給装置２の制御部２４は、大気供給部２２の動作を停止させる制御信号を生成して、同制御信号を大気供給部２２に送信する。同制御信号を受信した大気供給部２２は、動作を停止する。

制御部２４は、大気供給部２２の動作を停止させたとき、従来測定装置１へのゼロエアの供給を停止したことを示す情報を測定局のテレメータシステムに出力する。その結果、従来測定装置１の空試験が終了したことを示す情報が、テレメータシステムを介して中央局に送信される。

大気供給部２２が動作を停止したとき、大気供給部２２は、大気導入口２１からの大気流入を防止する封止弁として機能する。その結果、従来測定装置１が試料大気を測定するとき、ゼロエアは、流路Ｒに流入しない。すなわち、流路Ｒ内の試料大気の流れは、ゼロエア流路ｒ２３（本供給装置２）による影響を受けない。つまり、測定部１４の測定結果は、ゼロエア流路ｒ２３（本供給装置２）による影響を受けない。

なお、試料大気測定時のゼロエア流路からのゼロエア流入を確実に防止するために、ゼロエア流路の途中に２方電磁弁などの封止弁（不図示）を配置してもよい。この場合、例えば、封止弁は、空試験実施時にはゼロエア流路を開放し、試料大気測定時にはゼロエア流路を封止するように動作させてもよい。

このように、接続状態における従来測定装置１の動作において、通常測定（試料大気の測定）と空試験（ゼロエアの測定）とは、本供給装置２の動作に基づいて、自動的に切り替わる。

なお、本供給装置の制御部は、従来測定装置の空試験が実行されている間、定期的に、従来測定装置へのゼロエアの供給を継続していることを示す情報を測定局のテレメータシステムに出力してもよい。

●まとめ（１）
以上説明した実施の形態によれば、接続状態において、従来測定装置１は、本供給装置２が動作しないときは試料大気を測定し、本供給装置２が動作するときはゼロエアを測定することになる。

また、以上説明した実施の形態によれば、従来測定装置１は、流路に取り付けられたバルブが操作されることにより動作モードが切り替わる従来の粒子状物質測定装置（以下「バルブ付測定装置」という。）と比較して、流路へのバルブの取り付けや、バルブの操作を必要としない。そのため、接続状態において、従来測定装置１は、バルブ付測定装置と比較して、製造コストや維持管理コストを抑えることができると共に、試料大気の流れに影響を及ぼすことなくゼロエアを流路Ｒに供給することができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、流路Ｒの一部を構成する部材（第２分粒器１３の移送管１３２）が接続部材２５に置き換えられることにより、本供給装置２が従来測定装置１に接続される。このとき、従来測定装置１（制御部１６）は、本供給装置２の制御部２４との接続を要しない。そのため、本供給装置２は、従来測定装置１に対して容易に着脱可能である。すなわち、本供給装置２は、いわゆるポータブル機器として持ち運びすることができる。つまり、１つの本供給装置で、複数の測定局の従来測定装置との組み合わせが可能になる。

また、本供給装置２は、既存の粒子状物質測定装置（従来測定装置１）に対する大掛かりな改良を要せず、同測定装置に取り付けることができる。さらに、本供給装置２は、既存の粒子状物質測定装置（従来測定装置１）に対するソフト変更などを要せず、同測定装置に接続されて、同測定装置にゼロエアを供給することができる。

なお、本供給装置の動作は、従来測定装置の制御部に制御されてもよい。すなわち、例えば、従来測定装置が通常測定と空試験とを切り替えるときに、従来測定装置の制御部が大気供給部の動作を制御してもよい。この場合、従来測定装置の制御部には予め本供給装置の動作を制御するソフトが組み込まれ、従来測定装置の制御部は本供給装置の制御部と通信可能に接続される。

また、従来測定装置は、試料大気導入口が大気中（屋外（測定局外））に配置された状態で、屋内に配置されてもよい。この場合、本供給装置は、従来測定装置と同じ屋内に配置されてもよい。

さらに、以上説明した実施の形態では、従来測定装置と本供給装置とは、独立した構成であった。これに代えて、従来測定装置は、本供給装置を備えて（内蔵して）もよい。この構成の場合、従来測定装置は、本測定装置として機能する。

図１２は、本供給装置を備える従来測定装置、すなわち、本測定装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。同図において、他の図面と同じ符号を付された部材は、他の図面に示される部材と同じ機能を備える。

同図は、本測定装置１ａが試料大気導入口１１と、第１分粒器１２と、第２分粒器１３と、測定部１４と、試料大気吸引部１５と、制御部１６ａと、記憶部１７と、第１試料流路ｒ１１と、第２試料流路ｒ１２と、第３試料流路ｒ１３と、第４試料流路ｒ１４と、大気導入口２１と、大気供給部２２ａと、フィルタ２３と、接続部材２５と、第１大気流路ｒ２１と、第２大気流路ｒ２２と、ゼロエア流路ｒ２３と、を備えることを示す。同図は、本測定装置１ａの制御部１６ａが、試料大気吸引部１５の動作と大気供給部２２ａの動作とを制御することを示す。

制御部１６ａと大気供給部２２ａそれぞれの構成は、制御部１６ａが大気供給部２２ａの動作も制御する点を除き、共通する。制御部１６ａは、空試験の開始時刻と終了時刻とをコントロールする時計（不図示）を備える。ここで、測定装置とゼロエア供給装置それぞれが時計を備える場合、各時計は同期をとる必要がある。しかし、本測定装置１ａは１つの時計のみを備えるため、本測定装置１ａは、時計の同期をとる必要がない。

また、図９に示される構成では、制御部１６は、試料大気吸引部１５の動作を制御することができるが、大気供給部２２の動作を制御することができない。そのため、濾紙巻取り動作時に試料大気吸引部１５を停止している間も大気供給部２２は動作を続け、測定部１４に少なからずゼロエアが導入されていた。しかし、本測定装置１ａの制御部１６ａは、濾紙巻取りの場合などに、試料大気吸引部１５の動作と大気供給部２２ａの動作とを停止することができる。そのため、意図されないゼロエアが測定部１４に導入されて、濾紙に吹き付けられることはない。

●粒子状物質測定装置（１）●
次に、本測定装置の実施の形態について、先に説明した実施の形態（以下「第１実施形態」という。）と異なる部分を中心に説明する。本実施の形態（以下「第２実施形態」という。）にかかる粒子状物質測定装置は、第１実施形態のゼロエア供給装置に対応する部材を備える点と、同ゼロエア供給装置に対応する部材の構成と、制御部の制御と、第４試料流路の接続先と、が第１実施形態と異なる。

●粒子状物質測定装置（１）の構成
図１３は、本測定装置の別の実施の形態を示す機能ブロック図である。
同図は、大気（空気）の流れる経路を実線で、信号の流れる経路を破線で、それぞれ示す。同図において、他の図面と同じ符号を付された部材は、他の図面に示される部材と同じ構成と機能とを備える。

本測定装置１ｂは、例えば、β線吸収方式を用いて、大気に含まれる粒子状物質の濃度を測定する。本測定装置１ｂは、試料大気導入口１１と、第１分粒器１２と、第２分粒器１３ｂと、測定部１４と、試料大気吸引部１５と、制御部１６ｂと、記憶部１７と、第１試料流路ｒ１１と、第２試料流路ｒ１２と、第３試料流路ｒ１３と、第４試料流路ｒ１４ｂと、大気導入口２１と、大気供給部２２ｂと、フィルタ２３と、接続部材２５と、切替部２６ｂと、第１大気流路ｒ２１と、第２大気流路ｒ２２ｂと、ゼロエア流路ｒ２３と、空気流路ｒ２４ｂと、排気流路ｒ２５ｂと、を備える。大気導入口２１と、大気供給部２２ｂと、フィルタ２３と、接続部材２５と、切替部２６ｂと、第１大気流路ｒ２１と、第２大気流路ｒ２２ｂと、ゼロエア流路ｒ２３と、空気流路ｒ２４ｂと、排気流路ｒ２５ｂとは、本発明にかかるゼロエア供給装置として機能する。すなわち、本測定装置１ｂは、本発明にかかるゼロエア供給装置を備える。

第２分粒器１３ｂの構成は、移送管１３２に代えて、接続部材２５が本体部１３１に取り付けられている点を除き、第１実施形態の第２分粒器１３と共通する。すなわち、第２分粒器１３ｂは、接続孔２５ｈ（ゼロエア導入口）を備える。つまり、本実施の形態では、接続孔２５ｈ（ゼロエア導入口）は、第２分粒器１３ｂに配置される。

制御部１６ｂは、測定部１４と、試料大気吸引部１５と、大気供給部２２ｂと、切替部２６ｂと、の動作の制御など、本測定装置１ｂ全体の動作の制御を実行すると共に、測定部１４からの測定結果に基づいて試料大気に含まれる粒子状物質の濃度を算出する。また、制御部１６ｂは、測定局のテレメータシステム（不図示）やデータロガー（不図示）などの外部機器に接続されて、記憶部１７に記憶されている粒子状物質の濃度や、後述する１時間値、２４時間平均値、標準偏差などの測定値を外部機器に出力すると共に、本測定装置１ｂの状態（後述する動作モード）を測定局のテレメータシステムに出力する。制御部１６ｂは、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどのプロセッサや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの集積回路により構成される。

第４試料流路ｒ１４ｂは、切替部２６ｂに接続されて、試料大気吸引部１５からの試料大気を切替部２６ｂに導く。第４試料流路ｒ１４ｂは、例えば、合成樹脂製のチューブである。

大気供給部２２ｂは、ゼロエアの原料の一部となる大気を大気中から大気導入口２１を介して吸引して、同大気をフィルタ２３に供給する。大気供給部２２ｂは、例えば、偏心ロータリーポンプやダイヤフラムポンプなどの気体（大気）を吸引可能なポンプである。大気供給部２２ｂは、第１実施形態の大気供給部２２よりも吐出量が小さなポンプである。大気供給部２２ｂの吐出量は、試料大気吸引部１５の吐出量（例えば、１６．７Ｌ／ｍｉｎ）よりも小さく、第１実施形態における過剰分のゼロエアを供給可能な程度に設定される。大気供給部２２ｂは、第２大気流路ｒ２２ｂと空気流路ｒ２４ｂとを介して、フィルタ２３に接続される。すなわち、大気供給部２２ｂの排気（吐出空気）は、第２大気流路ｒ２２ｂと空気流路ｒ２４ｂとを介して、フィルタ２３に供給される。

切替部２６ｂは、試料大気吸引部１５の接続先を切り替える。切替部２６ｂは、例えば、３方向電磁弁である。切替部２６ｂは、第４試料流路ｒ１４ｂを介して試料大気吸引部１５に接続され、空気流路ｒ２４ｂを介してフィルタ２３に接続され、排気流路ｒ２５ｂを介して本測定装置１ｂの外部（大気中）に接続される。すなわち、切替部２６ｂは、試料大気吸引部１５の接続先を、フィルタ２３と本測定装置１ｂの外部（大気中）のいずれか一方に切り替える。つまり、切替部２６ｂが試料大気吸引部１５とフィルタ２３とを接続したとき、試料大気吸引部１５からの試料大気は、フィルタ２３に供給される。一方、切替部２６ｂが試料大気吸引部１５と本測定装置１ｂの外部（大気中）とを接続したとき、試料大気吸引部１５からの試料大気（吐出空気）は、本測定装置１ｂの外部（大気中）に排出される。

第２大気流路ｒ２２ｂは、大気供給部２２ｂからの大気を空気流路ｒ２４ｂを介して、フィルタ２３に導く。第２大気流路ｒ２２ｂは、合流点Ａにおいて、空気流路ｒ２４ｂに接続される。空気流路ｒ２４ｂは、切替部２６ｂからの試料大気をフィルタ２３に導く。切替部２６ｂと空気流路ｒ２４ｂとは、後述する循環エアをフィルタ２３に導く、本発明における循環流路を構成する。

●粒子状物質測定装置（１）の動作
次に、本測定装置１ｂの動作について説明する。本測定装置１ｂは、所定の動作モードに従い動作する。動作モードは、測定モードと空試験モードとを含む。

「測定モード」は、試料大気を測定部１４に導入して、試料大気に含まれる粒子状物質の濃度を算出するモードである。

「空試験モード」は、ゼロエアを測定部１４に導入して、ゼロエアに含まれる粒子状物質の濃度を算出する（空試験を実行する）モードである。すなわち、空試験モードは、本測定装置１ｂにおける測定部１４のゼロを示す指示値（ゼロ値）を確認する動作モードである。

本測定装置１ｂは、通常、測定モードで動作し、所定期間が経過するごとに空試験モードで動作する。「所定期間」は、例えば、予め本測定装置１ｂの管理者により設定されたメンテンナンス期間（例えば、３か月間）である。所定期間は、例えば、制御部１６ｂが備えるタイマー（不図示）により設定される。すなわち、本測定装置１ｂの制御部１６ｂは、本測定装置１ｂの空試験のスケジュール管理を行う。

●測定モード
図１４は、本測定装置１ｂが測定モードで動作するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。同図は、大気の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、それぞれ示す。

本測定装置１ｂが測定モードで動作するとき、制御部１６ｂは、切替部２６ｂに試料大気吸引部１５と本測定装置１ｂの外部とを接続させる制御信号を生成して、同制御信号を切替部２６ｂに送信する。切替部２６ｂは、制御信号に基づいて、試料大気吸引部１５と本測定装置１ｂの外部（大気中）とを接続する。

切替部２６ｂが試料大気吸引部１５と本測定装置１ｂの外部（大気中）とを接続したとき、制御部１６ｂは、試料大気吸引部１５を動作させる制御信号を生成して、同制御信号を試料大気吸引部１５に送信する。試料大気吸引部１５は、制御信号に基づいて、動作を開始する。

試料大気吸引部１５が動作を開始したとき、試料大気は、流路Ｒを介して試料大気導入口１１から測定部１４に供給される。試料大気に含まれる粒子状物質は、試料大気が濾紙を通過する際に濾紙に捕集される。濾紙を通過した試料大気は、第３試料流路ｒ１３と、試料大気吸引部１５と、第４試料流路ｒ１４ｂと、切替部２６ｂと、排気流路ｒ２５ｂと、を介して、大気中に排気される。

測定部１４は、第１実施形態の測定部１４と同様にゼロエアに含まれる粒子状物質を測定して、測定結果を制御部１６ｂに送信する。制御部１６ｂは、第１実施形態の制御部１６と同様に粒子状物質の濃度や、１時間値を算出して、記憶部１７に記憶する。また、制御部１６ｂは、本測定装置１ｂが測定モードで動作していることを示す情報や、測定値を測定局のテレメータシステムに出力すると共に、粒子状物質の濃度をデータロガーに出力する。

●空試験モード
図１５は、本測定装置１ｂが空試験モードで動作するときの大気の流れと、信号の流れと、を示す機能ブロック図である。同図は、大気の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、それぞれ示す。

本測定装置１ｂの動作モードが測定モードから空試験モードに切り替わるとき、制御部１６ｂは、切替部２６ｂに試料大気吸引部１５とフィルタ２３とを接続させる制御信号を生成して、同制御信号を切替部２６ｂに送信する。切替部２６ｂは、制御信号に基づいて、試料大気吸引部１５とフィルタ２３とを接続する。制御部１６ｂは、本測定装置１ｂが空試験モードで動作していることを示す情報を測定局のテレメータシステムに出力する。

切替部２６ｂが試料大気吸引部１５とフィルタ２３とを接続したとき、試料大気吸引部１５からの吐出空気（試料大気）は、第４試料流路ｒ１４ｂと切替部２６ｂとを介して、全て空気流路ｒ２４ｂに供給される。

切替部２６ｂが試料大気吸引部１５とフィルタ２３とを接続したとき、制御部１６ｂは、大気供給部２２ｂを動作させる制御信号を生成して、同制御信号を大気供給部２２ｂに送信する。同制御信号を受信した大気供給部２２ｂは、制御信号に基づいて、動作を開始する。このとき、試料大気吸引部１５は、測定モードと同様に動作する。

大気供給部２２ｂが動作を開始したとき、ゼロエアの原料の一部となる大気は、第１大気流路ｒ２１と大気供給部２２ｂと第２大気流路ｒ２２ｂとを介して、大気導入口２１から空気流路ｒ２４ｂに供給される。

空気流路ｒ２４ｂに供給された排気空気と、ゼロエアの原料の一部となる大気（大気供給部２２ｂの吐出空気）とは、合流点Ａで合流して、フィルタ２３に供給される。合流した空気（合流空気）に含まれる粒子状物質は、合流空気がフィルタ２３を通過する際にフィルタ２３に捕捉される。フィルタ２３を通過したゼロエアは、ゼロエア流路ｒ２３を介して、第２分粒器１３に取り付けられた接続部材２５の接続孔２５ｈから流路Ｒに供給される。流路Ｒに供給されるゼロエアの量は、試料大気吸引部１５の吐出量と、大気供給部２２ｂの吐出量と、により定まる。換言すれば、大気供給部２２ｂは、流路Ｒにゼロエア（の一部）を供給する。

前述のとおり、試料大気吸引部１５からの排気（試料大気、ゼロエア）は、全てフィルタ２３に供給される。一方、フィルタ２３には、大気供給部２２ｂからの吐出空気（ゼロエアの原料の一部となる大気）も供給される。前述のとおり、大気供給部２２ｂの吐出量は、第１実施形態における過剰分のゼロエアを供給可能な程度に設定される。すなわち、フィルタ２３から流路Ｒに供給されるゼロエアは、試料大気吸引部１５の吸引能力を超える過剰分のゼロエアを含む。そのため、流路Ｒにゼロエアが供給されるとき、第２分粒器１３に供給されたゼロエアの一部は、流路Ｒを逆流して、試料大気導入口１１から大気中に排出される。その結果、試料大気導入口１１から流路Ｒへの試料大気の供給は、停止（阻害）される。

このように、本実施の形態において、フィルタ２３から流路Ｒに供給されたゼロエアは、試料大気導入口１１から排出されるゼロエア（以下「排出エア」という。）と、流路Ｒから測定部１４に供給された後に再び流路Ｒに供給されるゼロエア（以下「循環エア」という。）と、に分かれる。すなわち、フィルタ２３から流路Ｒに供給されたゼロエアは、排出エアと循環エアとを含む。流路Ｒからの循環エアは、測定部１４と第３試料流路ｒ１３と試料大気吸引部１５と第４試料流路ｒ１４ｂと切替部２６ｂと空気流路ｒ２４ｂとフィルタ２３とゼロエア流路ｒ２３とを介して、再び流路Ｒに供給される。換言すれば、循環エアは、試料大気吸引部１５を介して、循環流路（切替部２６ｂ、空気流路ｒ２４ｂ）に導入される。

測定部１４は、測定モード時と同様にゼロエアを測定して、測定結果を制御部１６ｂに送信する。制御部１６ｂは、測定モード時と同様に粒子状物質の濃度や、１時間値を算出して、記憶部１７に記憶する。制御部１６ｂは、測定モード時と同様に測定値を測定局のテレメータシステムやデータロガーに出力する。

空試験が終了したとき、制御部１６ｂは、大気供給部２２ｂの動作を停止させる制御信号を生成して、同制御信号を大気供給部２２ｂに送信する。同制御信号を受信した大気供給部２２ｂは、動作を停止する。その結果、本測定装置１ｂの動作モードは、空試験モードから測定モードに切り替わる。

制御部１６ｂは、大気供給部２２ｂの動作を停止させたとき、本測定装置１ｂが測定モードで動作していることを示す情報を測定局のテレメータシステムに出力する。

●まとめ（２）
本測定装置１ｂは、測定モードでの動作時は試料大気吸引部１５のみを動作させると共に切替部２６ｂに試料大気吸引部１５と本測定装置１ｂの外部とを接続させ、空試験モードでの動作時は試料大気吸引部１５と大気供給部２２ｂとを動作させると共に切替部２６ｂに試料大気吸引部１５とフィルタ２３とを接続させることにより、自動的に動作モードを切り替える。本測定装置１ｂが空試験モードで動作するとき、本測定装置１ｂは、流路Ｒに過剰なゼロエアを供給することにより、ゼロエアの一部を試料大気導入口１１から排出させて、測定部１４にゼロエアのみを供給する。一方、本測定装置１ｂが測定モードで動作するとき、本測定装置１ｂは、大気供給部２２ｂの動作を停止させることにより、測定部１４に試料大気のみを供給する。その結果、本測定装置１ｂは、測定部１４の測定結果に影響を与えることなく、通常の測定と空試験とを自動的に切り替えることができる。

また、以上説明した実施の形態によれば、本測定装置１ｂは、試料大気吸引部１５の排気をゼロエアとして再利用することにより、ゼロエアの一部を循環エアとして循環させる。そのため、大気供給部２２ｂは、第１実施形態の大気供給部２２よりも小型化することができる。その結果、本測定装置１ｂは、第１実施形態の従来測定装置１よりも低コスト・低消費電力、かつ、測定部１４の測定結果に影響を及ぼすことなく、通常測定と空試験とを自動的に切り替えることができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、本測定装置１ｂは、第１実施形態の従来測定装置１と同様に、従来装置と比較して、流路へのバルブの取り付けや、バルブの操作を必要としない。そのため、本測定装置１ｂは、従来装置と比較して、製造コストや維持管理コストを抑えることができると共に、試料大気の流れに影響を及ぼすことなくゼロエアを流路Ｒに供給することができる。

なお、本測定装置は、試料大気導入口が大気中（屋外（測定局外））に配置された状態で、屋内（測定局内）に配置されてもよい。この場合、大気導入口は、屋外に配置されるが、換気により屋内の湿度と屋外の湿度とが同じであるならば屋内に配置されてもよい。

また、本発明における制御部は、空試験モードにおいて算出した値（２４時間平均値と標準偏差）と、記憶部に記憶されている所定の閾値と、を比較して、同値が所定の閾値を超えているとき、同値に基づいてゼロ校正を実行してもよい。

さらに、本発明における大気導入口と、大気供給部と、フィルタと、接続部材と、切替部と、第１大気流路と、第２大気流路と、ゼロエア流路と、空気流路と、排気流路とは、他の要素（試料大気導入口，第１分粒器，第２分粒器，測定部，試料大気吸引部，制御部，記憶部，第１試料流路，第２試料流路，第３試料流路，第４試料流路）から構成される装置（粒子状物質測定装置）とは別体の、本発明にかかるゼロエア供給装置として機能してもよい。すなわち、本測定装置は、本発明にかかるゼロエア供給装置を備えなくてもよい。この場合、同ゼロエア供給装置は、第１実施形態のゼロエア供給装置と同様に制御部（図５の制御部２４に相当）を備える。この構成によれば、ゼロエア供給装置は、流路の一部（第２分粒器の移送管）と接続部材とを置き換えて、第４試料流路に切替部を接続させるという簡易な作業により、粒子状物質測定装置に取り付けられる。すなわち、本発明にかかるゼロエア供給装置は、既存の粒子状物質測定装置に対する大掛かりな改良を要せず、同装置に取り付けられる。

さらにまた、従来測定装置や本測定装置において、接続部材は、第１分粒器のドレントラップや、流路を構成する他の部材（例えば、第１試料流路や第２試料流路）の一部と置き換え可能に構成されてもよい。また、接続部材は、流路を構成する部材の一部を加工して構成されてもよい。すなわち、例えば、接続部材や接続孔（ゼロエア導入口）は、従来測定装置に備えられてもよい。この場合、接続部材と接続孔を備える従来測定装置は、本測定装置として機能する。

さらにまた、従来測定装置や本測定装置において、ゼロエア流路の流路への接続の位置や態様は、流路内の試料大気の流れに影響を与えない位置や態様であれば、以上説明した各実施の形態に限定されない。すなわち、例えば、ゼロエア流路は、以上説明した各実施の形態とは異なる位置において第２分粒器に接続されてもよく、あるいは、第１分粒器に接続されてもよい。また、例えば、ゼロエア流路は、分粒器（第１分粒器、第２分粒器）から測定部の間、すなわち、第１試料流路や第２試料流路に接続されてもよい。

図１６は、流路とゼロエア流路との接続の別の例を示す模式断面図である。
同図は、第２分粒器１３ｃの本体部１３１ｃに接続部材２５ｃが取り付けられていることを示す。同図は、接続部材２５ｃの接続孔２５ｃｈ（ゼロエア導入口）が、第２分粒器１３ｃにおいて図６に示される位置とは異なる位置に配置されて、同接続孔２５ｃｈにゼロエア流路ｒ２３ｃが接続されていることを示す。このように、ゼロエア流路ｒ２３ｃが流路Ｒｃ内を流れる試料大気の進行方向に対して斜め後方（側方）もしくは後方から流路Ｒｃに接続されることで、ゼロエア流路ｒ２３ｃは、流路Ｒｃ内の試料大気の流れに影響を及ぼすことなくゼロエアを流路Ｒｃに供給することができる。

図１７は、流路とゼロエア流路との接続のさらに別の例を示す模式断面図である。
同図は、ゼロエア導入口Ｒｄｈが第２分粒器１３と測定部１４との間である第２試料流路ｒ１２ｄに配置されて、ゼロエアが第２分粒器１３と測定部１４との間から流路Ｒｄに供給されることを示す。同図は、ゼロエア流路ｒ２３ｄが流路Ｒｄ（第２試料流路ｒ１２ｄ）内を流れる試料大気の進行方向（破線矢印）に対して斜め後方から第２試料流路ｒ１２ｄに接続されていることを示す。このように、ゼロエア流路ｒ２３ｄが流路Ｒｄ内を流れる試料大気の進行方向に対して斜め後方から流路Ｒｄに接続されることで、ゼロエア流路ｒ２３ｄは、流路Ｒｄ内の試料大気の流れに影響を及ぼすことなくゼロエアを流路Ｒｄに供給することができる。

１ 粒子状物質測定装置（従来測定装置）
１１ 試料大気導入口
１２ 第１分粒器（分粒器）
１３ 第２分粒器（分粒器）
１４ 測定部
１５ 試料大気吸引部
２ ゼロエア供給装置
２１ 大気導入口
２２ 大気供給部
２３ フィルタ
１ａ 粒子状物質測定装置
１６ａ 制御部
２２ａ 大気供給部
１ｂ 粒子状物質測定装置
１６ｂ 制御部
２２ｂ 大気供給部
２６ｂ 切替部（循環流路）
ｒ２４ｂ 空気流路（循環流路）
Ｒ 流路
Ｒｃ 流路
Ｒｄ 流路

Claims (5)

1. 試料大気を導入する試料大気導入口と、
   前記試料大気に含まれる粒子状物質を測定する測定部と、
   前記試料大気を前記試料大気導入口から前記測定部に導く流路と、
   前記流路にゼロエアを供給するゼロエア導入口と、
   を有してなり、
   前記流路に前記ゼロエアが供給されるとき、前記流路に供給された前記ゼロエアの一部は、前記試料大気導入口から排出される、
   ことを特徴とする粒子状物質測定装置。
2. 前記試料大気に含まれる前記粒子状物質を分粒する分粒器、
   を有してなり、
   前記試料大気は、前記分粒器を介して前記測定部に導かれ、
   前記ゼロエア導入口は、前記分粒器に配置される、
   請求項１記載の粒子状物質測定装置。
3. 前記試料大気に含まれる前記粒子状物質を分粒する分粒器、
   を有してなり、
   前記試料大気は、前記分粒器を介して前記測定部に導かれ、
   前記ゼロエア導入口は、前記分粒器と前記測定部との間に配置される、
   請求項１記載の粒子状物質測定装置。
4. 請求項１記載の粒子状物質測定装置に前記ゼロエアを供給するゼロエア供給装置であって、
   大気を導入する大気導入口と、
   前記大気に含まれる前記粒子状物質を捕捉して、前記ゼロエアを生成するフィルタと、
   前記ゼロエアを前記ゼロエア導入口に供給する大気供給部と、
   を有してなる、
   ことを特徴とするゼロエア供給装置。
5. 請求項１記載の粒子状物質測定装置に前記ゼロエアを供給するゼロエア供給装置であって、
   前記粒子状物質測定装置は、
   前記試料大気を前記測定部に供給する試料大気吸引部、
   を備え、
   前記流路に供給された前記ゼロエアは、
   前記試料大気導入口から排出される排出エアと、
   前記流路から前記測定部に供給された後に、再び前記流路に供給される循環エアと、
   を含み、
   大気を導入する大気導入口と、
   前記大気に含まれる前記粒子状物質を捕捉して、前記ゼロエアを生成するフィルタと、
   前記ゼロエアを前記ゼロエア導入口に供給する大気供給部と、
   前記循環エアを前記フィルタに導く循環流路と、
   を有してなり、
   前記循環エアは、前記試料大気吸引部を介して前記循環流路に導入される、
   ことを特徴とするゼロエア供給装置。
   
   

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