JP3034175U - 粉塵測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ろ紙や干渉フィルターの切換動作に起因する測
定誤差を解消するとともに、同時に複数のデータの測定
を可能とする、小型で可搬性に優れた粉塵測定装置を得
る。 【解決手段】光学部を同一筐体内に配設し、この筐体内
に外気導入口と排気口とを設けるとともに、複数の受光
器を光源とろ紙との間であって光源からの入射光に対し
て等価な反射光を得る位置に設置する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、大気中に浮遊する粉塵を捕集して、粉塵中の特定物質の評価を行な う光学式ろ紙粉塵測定装置に関し、特に粉塵中に含まれるタバコ煙の定量的な評 価を行なうことを主要な目的とする粉塵測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、労働者の健康管理および職場環境の改善の目的から、職場等における空 気環境への関心、とりわけ喫煙から生ずるたばこ煙が非喫煙者の健康に与える影 響についての社会的関心が高まっている。そのため、職場内の空気の汚染状況を 迅速かつ簡便に測定する測定装置として、たとえば空気中の浮遊粉塵をろ紙に捕 集し、特定波長の吸光度を測定することで粉塵の濃度を測定するろ紙粉塵測定装 置が考案されている。

【０００３】 このような測定装置として、たとえば本考案者の考案にかかる分光ろ紙粉塵測 定装置（特開昭４８−２１５９０号公報参照）がある。この装置は、光学的計測 を行なう光学部の基本的構成として、装置内に光源、干渉フィルター、ろ紙、お よび受光部とが設けられており、図４に示されるように、光源球４１、干渉フィ ルター４２、ろ紙４３、受光部４４の順で、ろ紙４３に対して鉛直方向かつ一直 線上に配置されている。そして、特定の波長の干渉フィルター４２を光源４１の 光路上に設置し、この光源の明るさを調整してから、ろ紙４３の吸光度を、受光 器である光電子増倍管４５を介した吸光度指示計（図示せず）で０となるように 調整した後、吸引ポンプ４６によって、矢印で示された経路で、外気を集塵孔４ ７から通気孔４８へと導入し、この外気に含まれた粉塵をろ紙４３に捕集して、 このろ紙４３に吸着された粉塵（図示せず）の吸光度、すなわち光源４１から発 せられた光が、干渉フィルター４２を介してろ紙４３を透過した時の透過光量を 光電子増倍管４５を用いて測定して、粉塵量を算出するものである。

【０００４】 この粉塵測定装置４０では、タバコ煙の吸収領域である紫外領域（波長３７０ ｎｍ）と、粉塵の全量に比例する領域である赤色領域（波長６２０ｎｍ）とに対 応する２種類の干渉フィルター４２、４２が取り付けられており、捕集された粉 塵の種類によって、光源と受光部との間に配置された干渉フィルター４２を透過 した透過光を測定した後、固定軸４９を中心として他方の干渉フィルター４２を 回動させ、干渉フィルターの切換動作を行ない、再度透過光を測定するものであ る。また、一方のろ紙４３も、このろ紙４３を固定した台座部分とともに、上記 固定軸４９を中心として回動して、受光部４４前面へと移動する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の粉塵測定装置では、光源から発せられた光のうち、 ろ紙を透過した透過光量を受光器が感受する構成であるため、受光器としては、 受光感度の高い光電子増倍管が必要であった。したがって、受光部のサイズ、ひ いては測定装置全体を一定サイズ以下へ小型化することが難しく、複数の受光器 を光学部内に配置することも困難であった。

【０００６】 また、光源と受光部がろ紙を挟んで一直線上に配置されているため、たとえば ろ紙に捕集された粉塵の紫外領域の透過光量を測定するのと同時に赤色領域の透 過光量を測定することは、上記した構造上から不可能であった。それ故、タバコ 煙の吸収領域である紫外領域の評価の後、赤色領域の評価を行なうには、あらた に干渉フィルターを上記光源と受光部との間に設置し、ろ紙を透過した光量を再 度測定しなければならなかった。

【０００７】 このような切換は機械的に行なわれるが、特に連続的な測定を行なう場合、こ うした切換動作に必要な時間を無視できない一方で、干渉フィルターおよびろ紙 の機械的動作によって測定誤差が生ずるという問題点もあった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案では、上記の問題点を解決するため、光源と、光源と対向して設けられ た粉塵を吸着するろ紙と、所定波長を透過する干渉フィルターと、干渉フィルタ ーを透過した光を受光する受光器とからなる光学部を備えた粉塵測定装置におい て、前記受光器が前記ろ紙の粉塵捕集面の反射光を受光する位置に配設されると ともに、光学部が同一筐体内に配設され、該光学部内に外気導入口および排気口 が設けられ、前記受光器が複数の受光器からなり、該複数の受光器が光源とろ紙 との間であって、かつ光源からの入射光に対して等価な反射光を得る位置に設け られたことを特徴とするものである。

【０００９】

【考案の実施の形態】

本考案に係る粉塵測定装置は、職場等の大気中の浮遊粉塵、特にタバコ煙の定 量的な測定・評価を適宜箇所で、一定時間連続して測定することができるように するため、測定上の操作と、測定に用いられるろ紙の測定装置本体への着脱が簡 便に行なわれるようにし、かつ乾電池または蓄電池で起動可能なポータブルな形 態としている。ろ紙は、種々の素材が使用可能であるが、たとえばガラス繊維の ろ紙が望ましく、このろ紙はろ紙ホルダーに装着され、検出部である光学部内に 組み込まれる。ろ紙を脱着するろ紙ホルダーは、測定装置本体とは別体に構成さ れており、ろ紙を装着後測定装置に取り付けられるが、光学部の気密性を保つ上 から、ねじ込み式であることが好ましい。

【００１０】 光源としてはタングステン電球を用いる。また、本考案では、受光の方式を従 来の透過式に代えて、受光器がろ紙の粉塵捕集面側の反射光を受光する反射式と したので、フォトダイオードを受光器とし、小型化している。なお、光源とろ紙 との間にスリット板およびレンズからなる光束調節機構を置けば、ろ紙への放射 光の光束の調節ができ、より効率的である。

【００１１】 受光器の位置としては、光源からろ紙への入射光に対して４５°の反射角度を 有し、前記ろ紙粉塵捕集面の中心からの距離が等しい２点に、受光器を各々設置 する。そして、これらの受光器の一方の受光器の前面には透過スペクトルが３７ ０ｎｍ（紫外領域）である干渉フィルターを取り付け、他方の受光器の前面には 透過スペクトルが６２０ｎｍ（赤色領域）である干渉フィルターを取り付ける。 外気導入口および排気口は、いずれも光学部内に設けられるが、外気導入口は ろ紙の反射面側に設置され、排気口はろ紙の透過面側に設置される。

【００１２】 測定波長の選択や外気の吸引流量の設定は手動式で行ない、浮遊粉塵の捕集時 間の設定については、手動および特定分単位の自動設定のいずれかが選択できる ものが望ましい。

【００１３】 電源としては、乾電池または蓄電池を使用し、装置本体内に収納できるものが 用いられるとともに、電池の残量を確認できる表示部分を設けるとよい。

【００１４】 なお、外気の浮遊粉塵の測定を開始する前に、浮遊粉塵を未捕集の状態である ろ紙を、光源を消灯した状態で光学部に固定し、上記２つの受光器の出力をそれ ぞれ０Ｖに調整（０アジャスト）し、次に前記光源を点灯した状態で上記受光器 の出力を１Ｖとして調整（１００アジャスト）しておく。

【００１５】 上記した表示は、いずれも測定装置本体の操作パネル面に備えられた表示部に 表示されるが、２種の受光器の作動の切換は、同じく操作パネル面の波長切換ス イッチで行なう。また、各受光器の数値の表示および両者の数値の比の表示等の 切換については、別途のスイッチの選択によって行なえばよい。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案に係る粉塵測定装置の実施例を添付図面に基づいて説明する。 図１は、本考案に係る粉塵測定装置１に組み込まれる１つの筐体Ａ内に配設され た光学部２の透視図であって、この筐体Ａ内部における光源７、受光器４、干渉 フィルター１０、ろ紙９、および外気導入口５の配置を示している。すなわちタ ングステン電球からなる光源７に対向した位置にろ紙９が配設され、このろ紙９ の粉塵捕集面の中心からの距離が等しく、上記光源７から上記前記ろ紙９の粉塵 捕集面の中心に向かって発せられた放射光に対して４５°の反射角度を有する２ 点に受光器４，４が各々設置されている。

【００１７】 上記ろ紙９は、上記筐体Ａとは別体に構成されたろ紙ホルダー６の先端部分に おいて、リング状のろ紙装着用キャップ１１により、着脱自在に取り付けられて いる。ろ紙９を装着したろ紙ホルダー６は、粉塵測定装置１の側板側から筐体Ａ 内にねじ込まれ、固定される。

【００１８】 前記受光器４には、前面に金属干渉フィルター１０が設置されるとともに、こ の干渉フィルター１０の背後には、この干渉フィルター１０を透過してきた透過 光を受光するフォトダイオード１２と、このフォトダイオードで生じた電流を増 幅する増幅器１３とが設けられている。この２つの受光器４、４は同一構造であ るが、一方の受光器４には紫外領域に対応する透過スペクトルが３７０ｎｍであ る干渉フィルターが取り付けられており、他方の受光器４には赤色領域に対応す る透過スペクトルが６２０ｎｍの干渉フィルターが取り付けられている。

【００１９】 前記筐体Ａ内に配設された光学部２には、さらに上記光源７とろ紙９との間に 、光源７から発せられた放射光の光束の調節を行なうスリット板とレンズにより 構成される光束調節機構８が介在されている。

【００２０】 図２は、上記光学部２が組み込まれた粉塵測定装置１内部の概略図であって、 この装置内の光学部２の配置と、吸引された外気の流れを示している。図１の光 学部２は、図２の粉塵測定装置１内に収納されている。光学部２の筐体Ａは、一 端を上記粉塵測定装置の操作パネル面の一端部に取り付けられたサンプリング口 ２９に外気導入口５を介して接続され、一端は該粉塵測定装置１の側板に固定さ れている。この側板の一部には、ろ紙ホルダー６の着脱用のねじ切りされた取付 口（図示せず）が開口されており、この開口を介して、ろ紙ホルダー６の着脱が 行なわれる。

【００２１】 粉塵測定装置１のほぼ中央付近には、外気吸引用の吸引ポンプ３０が取り付け られており、該装置内の乾電池または蓄電池（図示せず）により、駆動される。 上記粉塵測定装置１内の光学部２のほぼ対向位置に流量計１４が配設されてお り、該流量計は、排気管３２を介して、その一端が光学部２の筐体Ａの排出口３ １と接続され、他端が前記吸引ポンプ３０に接続されている。

【００２２】 吸引ポンプ３０の吸引が開始されると、サンプリング口２９から吸引された外 気は、筐体Ａ内の外気導入口５から光学部２内を流れ、ろ紙９を通過し、排気口 ３１を経て、排気管３２に流れ、流量計１４を経て、吸引ポンプ３０に至り、さ らに排気管（図示せず）を流れて、最終的に粉塵測定装置外へ排出される。

【００２３】 図３は、操作パネル面に備えられた各スイッチ類の配置を示すが、このうち作 動スイッチ２６、２７、２８として示されているスイッチ類には、電源のオン／ オフ用の電源スイッチ２６、外気の吸引の開始／停止用のスタート／ストップス イッチ２８、そして２つの受光部３、３の各数値の比の表示、またはいずれか一 方の数値の表示に切り換える表示切換スイッチ２７がある。

【００２４】 上記粉塵測定装置１は、測定を行なう室内の適宜箇所に設置され、最初に、粉 塵測定装置１に取り付けられているねじ込み式のろ紙ホルダー６をゆるめて外し 、このろ紙ホルダー６にろ紙９をリング状のろ紙装着用キャップ１１で装着・固 定した後、再度粉塵測定装置１にねじ込んで取り付けられる。こうしてろ紙９が 光学部２内に装填される。

【００２５】 次に、作動スイッチ中の電源スイッチ２６をＯＮとし、バッテリー表示部５０ で電池の残量を確認する。そして、光源７を消灯したまま、浮遊粉塵を未捕集の 状態である上記ろ紙が光学部２に固定された状態で、さらに、表示切換スイッチ ２７をＯＮとした後、波長切換スイッチ２５でλ１（紫外領域）に切り換え、表 示部２０に表示される数値を０．０００となるように、λ１側のトリマー２３で 手動調整する。同様に、波長切換スイッチ２５をλ２（赤色領域）に切り換え、 表示２０に表示される数値を０．０００となるように、λ２側のトリマー２４で 手動調整し、２つの受光器の出力をそれぞれ０Ｖに調整（０アジャスト）する。 続いて、作動スイッチ中のスタート／ストップスイッチ２８をＯＮとし、サン プリング口２９から外気を吸入し、吸入されるこの外気（矢印で表示）の流量を 、流量調整トリマー２１で、たとえば毎分２リットルに調整した後、スタート／ ストップスイッチ２８をＯＦＦとして、吸引を停止する。

【００２６】 さらに、表示切換スイッチ２７をＯＮとした後、波長切換スイッチ２５をλ１ （紫外領域）に切り換え、表示部２０に表示される数値を１．０００となるよう に、λ１側のトリマー２３で手動調整する。同様に、波長切換スイッチ２５をλ ２（赤色領域）側に切り換え、表示部に表示される数値を１．０００となるよう に、λ２側のトリマー２４で手動調整し、２つの受光器の出力をそれぞれ１Ｖに 調整（１００アジャスト）する。

【００２７】 そして、タイマートリマー２２で、外気を吸入して浮遊粉塵を捕集する時間、 すなわち１分、２分、５分、１０分、手動等の適宣の時間を選択した後、再度ス タート／ストップスイッチ２８をＯＮとすると、外気の吸入が開始される。

【００２８】 上記のような操作を経ることにより、外気の吸入から、この外気中に含まれた 浮遊粉塵やタバコ煙の捕集、さらに捕集後の外気の排出に至る過程が粉塵測定装 置内で行なわれる。すなわち、図１および２に示されるように、上記スタートス イッチ２８をＯＮとすることによって、この粉塵測定装置１に備えられた吸気ポ ンプ３０が所定時間作動すると、外気が、サンプリング口２９から光学部２の筐 体Ａに一体化された外気導入口５を介して、光学部２の筐体Ａ内に吸入され、さ らに光学部２内の光源７と対向する位置に設けられたろ紙９の前面に至る。ろ紙 ９はガラス繊維を織り込んだ、外気中に含まれている粉塵やタバコ煙（図示せず ）の微粒子よりも微細なフィルターとして構成されているので、吸入された外気 がこのフィルターであるろ紙９を透過する一方で、外気に含まれていた粉塵やタ バコ煙がこのろ紙９に吸着される。ろ紙を透過した外気は、さらにろ紙９が取り 付けられたろ紙ホルダー６内を通過した後、筐体Ａの一端に設けられた排気口３ １から、矢印の方向に向かって排気管３２へと流れ、流量計１４を経て、吸引ポ ンプ３０に至り、排気管（図示せず）を流れて、最終的に粉塵測定装置１外へと 排出される。

【００２９】 こうして捕集された浮遊粉塵やタバコ煙の捕集量の測定は、外気の吸引されて いる間、常時行なわれている。すなわち、図１の光学部２では、光源７から発せ られた放射光（矢印で示される）は、スリット板とレンズからなる光束調節機構 ８を通過することにより、光束を絞られ、平行光としてろ紙９の前面に入射する 。そして、ろ紙９の前面において、一部はろ紙を透過し、一部は捕集された粉塵 とタバコ煙によってろ紙前面から光源７および受光器４，４側へ反射される。こ の反射光は、ろ紙９の反射面に対して等価な反射光量を得ることのできる位置、 すなわち光源７からの入射光に対して各々が４５°である位置に固定された２つ の受光器４，４が常時受光する。

【００３０】 受光器４，４において、上記反射光が、一方の受光器４に取り付けられている 透過スペクトルが３７０ｎｍのフィルター１０を透過することによって、紫外領 域に光学的特徴のあるタバコ煙量が、フォトダイオード１２によって感受される 一方で、他方の受光器４に取り付けられた透過スペクトル６２０ｎｍのフィルタ ー１０を透過することによって、赤色領域に光学的特徴のある粉塵の全量が、他 方のフォトダイオード１２により感受されることになる。これらフォトダイオー ド１２，１２で生じた電流は、各受光器４，４に備えられた増幅部１３，１３に より増幅されて表示部２０に送られ、数値に変換されるが、測定されたこれらの 数値は、いずれも光学的厚さ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）として表示さ れる。

【００３１】 この間、作動スイッチ中の表示切換スイッチ２７をＯＮとしておけば、粉塵測 定装置１の表示部２０には、たとえばλ１（紫外領域）の数値が表示され、波長 切換スイッチ２５をλ２（赤色領域）側に切り換えれば、λ２の数値が表示され ることになる。上記表示切換スイッチ２７をＯＦＦとしている場合、表示部２０ にはλ１の数値とλ２の数値との比が表示されることになる。

【００３２】 なお、本考案に係る粉塵測定装置は、上述した構成を備えたものであれば、操 作性や可搬性を考慮することにより、本実施例に限定されない適宜形態を選択で きることは自明である。

【００３３】 また、ろ紙は一定時間内の連続的な使用に堪える素材が選択されるが、λ１ま たはλ２の数値が０．３を越えた場合には、粉塵濃度との相関性が悪くなるため 、ろ紙の交換が望ましい。

【００３４】

【考案の効果】

本考案は以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を 有する。

【００３５】 本考案に係る粉塵測定装置においては、受光部がろ紙の粉塵捕集面側に設置さ れており、光源から発せられた光線が、粉塵やタバコ煙が捕集されたろ紙面で反 射する、その反射光を受光することによって測定が行なわれる反射式であるため 、従来のろ紙透過光を受光する方式に比べて受光量が多く、したがって受光感度 の高い光電子増倍管を必要としないから、受光部の小型化が容易となり、複数の 受光器を光学部内に設置することができる。すなわち、紫外領域に光学的特性を 有するタバコ煙測定用の受光器と、赤色領域に光学的特性を有する粉塵測定用の 受光器とを同一光学部内に組み込むことが可能となる。そして、光学部内に外気 導入口および排気口が設けられているので、上記２種の受光器の測定が同時に行 なうことができるから、各受光器の測定値および２つの測定値の比をリアルタイ ムに測定できる。

【００３６】 また、従来のように、１つの受光器に対して２つのフィルターを機械的に切り 換える必要がなくなるから、連続測定を行なう場合に無視できないフィルターの 切換に伴う機械的動作の遅れと、ろ紙およびフィルターの機械的動作に起因する 測定誤差も回避することができる。

【００３７】 なお、光学部の小型化は粉塵測定装置の小型化を可能とするから、粉塵測定装 置の操作性や可搬性を高めるとともに、粉塵測定装置の低価格化を可能とする効 果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る粉塵測定装置に組み込まれる光学
部の実施例の構成を示す透視図である。

【図２】図１の光学部が組み込まれた粉塵測定装置内部
の構成の概略と外気の流れを示す説明図である。

【図３】図２の粉塵測定装置の操作パネル面である。

【図４】従来の粉塵測定装置の一例を示す要部の断面図
である。

【符号の説明】

１・・・粉塵測定装置 ２・・・光学部 ４・・・受光器 ５・・・外気導入口 ７・・・光源 ９・・・ろ紙 １０・・干渉フィルター ３１・・排気口

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光源（７）と、光源（７）と対向して設け
   られた粉塵を吸着するろ紙（９）と、所定波長を透過す
   る干渉フィルター（１０）と、干渉フィルター（１０）
   を透過した光を受光する受光器（４）とからなる光学部
   （２）を備えた粉塵測定装置１において、前記受光器
   （４）が前記ろ紙（９）の粉塵捕集面の反射光を受光す
   る位置に配設されたことを特徴とする粉塵測定装置。
2. 【請求項２】光学部（２）が同一筐体（Ａ）内に配設さ
   れ、該光学部（２）内に外気導入口（５）と排気口（３
   １）が設けられた請求項１記載の粉塵測定装置。
3. 【請求項３】受光器（４）が複数の受光器（４），
   （４）からなる請求項１または請求項２いずれか記載の
   粉塵測定装置。
4. 【請求項４】複数の受光器（４），（４）が光源（７）
   とろ紙（９）との間であって、かつ光源（７）からの入
   射光に対して等価な反射光を得る位置に設けられた請求
   項３記載の粉塵測定装置。