JP3845359B2 - 浮遊粒子状物質濃度測定装置 - Google Patents

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    • G01N1/22Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24Suction devices

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浮遊粒子状物質濃度測定装置に関するものであり、より詳細には、大気中に浮遊する粒子状物質を分粒する分粒器ユニットを改良した浮遊粒子状物質濃度測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は従来より大気中の浮遊粒子状物質(Suspended Particulate Matter:以下、Mという)を測定するM濃度測定装置20の設置状態を示す図である。このM濃度測定装置20は、一定流量の大気をサンプルガスとして連続的にサンプリング管内に吸引し、このサンプリング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S中のMを例えばリボン状フィルタなどの捕集手段を用いて連続的に捕集し、この捕集したMの濃度をβ線吸収方式で測定する。
【0003】
前記M濃度測定装置20は例えば室内に設置されており、そのサンプルガスSの導入口が例えば屋上部に設けられた大気導入部2aに連通する合成樹脂ホースからなる配管2に連通連結されることにより、屋外における大気をサンプルガスSとして取り入れて、そのMの濃度を室内のSPM濃度測定装置20によって測定可能としている。また、M濃度測定装置20内にはサンプルガスSに含まれるMを捕集するための分粒器としてサイクロン式サンプラが内蔵されている。なお、本明細書におけるサイクロン式サンプラとは、サンプルガスSの渦流による遠心分離を用いてMの分粒を行なうサンプリング装置(サイクロン式ボリュームサンプラ)であり、以下の説明では単にサイクロンということもある。
【0004】
図7は欧米において標準に指定されている分粒器としてのインパクト式サンプラ21およびこのインパクト式サンプラ21を用いたM濃度測定装置の例を示すものである。なお、本明細書におけるインパクト式サンプラとは、サンプルガスSの衝突によって粒径の大きなMを取り除いて小粒径のMを選択的にサンプリングする吸引サンプラ(インパクト式ローボリュームサンプラ)を示しており、以下の説明では、インパクト式サンプラを単にインパクタということもある。このインパクタ21は取り入れたサンプルに含まれる全てのMの中から粒径2.5μm以上の大粒径の浮遊粒子を捕獲する分粒器本体5と、この分粒器本体5に対するサンプルガスSの導入部22とを有している。
【0005】
図8は前記インパクタ21の導入部22の構成を拡大して示す図である。図8において、9は分粒器本体5の上端部に形成された漏斗状のサンプル取入口部、10はサンプル取入口部9に形成された取付フランジ、11は取付フランジ10に例えば90°間隔で形成されたネジ穴を用いてネジ止めされた座金、23は座金11に対してスペーサ24により一定の間隔をおいて取り付けられたガイド体、25はガイド体23と座金11の間に挟まれて昆虫などの混入を阻止するために設けられた環状の網状体である。これらの各部材11〜25は、前記導入部22を形成する。
【0006】
ところで、近年サイクロンではPM2.5(粒径2.5μmの浮遊粒子)のような微粒子の捕集効率が低いという欠点があることを考慮に入れて、日本国内の環境庁は平成12年9月に「大気中微小粒子状物質(PM2.5)質量濃度測定方法暫定マニュアル」を発行し、図7,図8に示す、2.5μm以下の微粒子を選択的に分粒するインパクタ21を暫定的に採用するに至っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インパクタ21は導入部22を屋外に露出させる必要がある。このため、M濃度測定装置20のサンプルガスSの流入部に前記インパクタ21を採用する場合には、図7に示すように、M濃度測定装置20を屋外に設置可能な程度の堅牢性を備えた架台25に入れた状態で設置する必要があった。あるいは、M濃度測定装置20を屋内に配置した場合は、天井部にインパクタ21を取り付けるための穴を開設したり、図6に示すような既設の大気導入部2aにインパクタ21を取付ける工事を施すなどして、インパクタ21を屋外に露出させる必要があった。
【0008】
何れの場合にも、分粒器の仕様変更には多額の費用と時間が必要な取付け工事を行なわねばならず、これが前記「大気中微小粒子状物質(PM2.5)質量濃度測定方法暫定マニュアル」に従った微小粒子状物質のサンプリングの普及を留めるものとなっていた。
【0009】
また、図8に示されるように従来のインパクタ21の導入部22は、その構造上360°どの角度からも周囲空気をサンプルガスSとして導入できるものであり、かつ、分粒器本体5の分粒性能を十分に発揮するためには、周囲から均等に取り入れたサンプルガスSをガイド体23によって矢印Aに示すように真下に方向を変えるように整流した状態で分粒器本体5に導入する必要がある。
【0010】
したがって、インパクタ21の導入口部22にMを除去するフィルタ(例えばHEPAフィルタなど)を取り付けることは困難であり、SPM濃度測定装置20の基本性能を確認する上で重要な試験であるノンダスト状態での基本指示(ノイズの確認)としてのベースライン試験をすることが非常に困難であるという問題もあった。そのため、ベースライン試験を行う場合にはインパクタ21をM濃度測定装置20から取り外し、SPM濃度測定装置20に直接的にフィルタを接続しなおす必要があった。
【0011】
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、分粒器としてPM2.5測定に指定されているインパクト式サンプラを採用して、設置が容易であると共に、ベースライン試験を行うためのフィルタを取付け可能とした浮遊粒子状物質濃度測定装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置は、屋外において大気をサンプルガスとして取り入れる大気導入部と、この大気導入部と連通する配管と、中心部にこの配管が接続される配管接続部が設けられた蓋体からなり、前記サンプルガスを真下に導入可能とするサンプル導入部とこのサンプル導入部を取り付けるための取付フランジを有するサンプル取入口部が上端部に設けられた分粒器本体とを備えるインパクト式サンプラと、このインパクト式サンプラを通過したサンプルガス中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する測定部とを有することを特徴としている(請求項1)。
【0013】
したがって、本発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置を用いることで、日本国内で一般的に既存の配管を配管接続部に接続するだけで、インパクト式サンプラを用いた粒径2.5μm以下のMのテストを行うことができる。つまり、浮遊粒子状物質濃度測定装置の分粒器にインパクト式サンプラを採用するときに、大がかりな配管工事やインパクト式サンプラの設置工事を必要としていない。
【0014】
また、配管接続部が蓋体の中心部に形成されているので、配管を介して導入されたサンプルガスが確実に真下に導かれて分粒器本体5は所定の分粒性能を十分に発揮することができる。
【0015】
中心部に配管接続部を形成してサンプルガスを真下に導入可能とするサンプル導入部を有するインパクト式サンプラと、このインパクト式サンプラを通過したサンプルガス中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する測定部とを備えてなり、さらに、前記インパクト式サンプラのサンプル取入口部に前記サンプル導入部を取り付けるための取付フランジを有し、前記サンプル導入部が取付フランジの外形とほゞ同じ形状の外形を有すると共に、前記中心部に前記配管接続部を形成してなる蓋体で構成され、かつ、前記配管接続部がテーパ状の受け口である場合(請求項2)には、従来のインパクト式サンプラのサンプル取入口部に、蓋体を取付け可能であり、既存のインパクト式サンプラの形状をほとんど変えることなく配管接続部を形成できるとともに、テーパ状の受け口に対する配管の取付けが極めて容易となる。
【0016】
すなわち、前記配管接続部と、これに接続される配管によって形成されるサンプルガスの流路には大きな圧力がかかることがなく、サンプルガスは大気であるため適度な気密性さえ十分に保たれていればよく、現状の配管は可撓性のホース状部材であることから、大がかりで確実な気密性を得ることができるネジ止め式の接続部を形成する必要はない。配管接続部の構成をテーバ状の受け口とすることで配管の接続を容易に取り替えられることが有用である。
【0017】
前記インパクト式サンプラにダストの含まれないサンプルガスを導入可能とするフィルタが前記配管接続部に着脱自在に取り付けられる場合(請求項3)には、浮遊粒子状物質濃度測定装置の本体からインパクト式サンプラを取り外すことなく、インパクト式サンプラにフィルタを取り付けることができ、サンプルガスからMを除去することで、浮遊粒子状物質濃度測定装置のベースライン試験を行うことができる。
【0018】
サイクロン式サンプラを内蔵し、このサイクロン式サンプラの下流側に前記インパクト式サンプラを取り外し可能に接続する配管を形成してなる場合(請求項4)には、分粒器としてサイクロン式サンプラを用いることも可能となり、浮遊粒子状物質濃度測定装置の活用範囲を広くすることができると共に、将来的にサイクロン式サンプラを用いた測定に切り換えたり、両方の分粒器を用いたSPMの測定結果を比較することも可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置1の全体構成および設置状況を示す図である。以下の説明において図6〜8と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。
【0020】
本例の浮遊粒子状物質濃度測定装置1(以下、M濃度測定装置1という)は、Mの測定部を有する装置本体3と、この装置本体3に連通連結されたインパクト式サンプラ(インパクタ)4とからなる。また、インパクタ4は分粒器本体5と、中心部に配管接続部6を形成した板状の蓋体7からなりサンプルガスSを真下に導入可能とするサンプル導入部8(以下、単に導入部8という)とを有している。
【0021】
図2,3は前記導入部8の構成を拡大して示す図であって、図2は導入部8を前記サン1ル取入口部9の取付けフランジ10に取り付けた状態を示している。また、図3(A)は導入部8の平面図、図3(B)は縦断面図である。図2,3に示すように、蓋体7は取付けフランジ10の外形(円形)とほゞ同じ円形の例えばステンレスからなる板体である。また、蓋体7の外周部近傍にはフランジ10の縁部近傍に例えば90°間隔で形成された4つの取付け穴10a(図2のみに図示)に相当する位置に取付け雌ネジ穴7aを形成している。
【0022】
配管接続部6の形状は、蓋体7の中心部に連通穴6aを形成するように蓋体7に一体的に形成されたほゞ筒状であり、その先端部の外周にはテーパ部6b、基端部の外周には抜け止め用の凹凸部6cを形成したテーパ状の受け口(以下、テーパ受け口6という)である。
【0023】
したがって、図8に示した従来のインパクタ21の導入部22を取り外して形成されるサンプル取入口部9の開放端を、導入部8の蓋体7によって閉じるようにすると共に、付け雌ネジ穴7aの位置を取付け穴10aの位置に合わせるようにしてビス11(図2のみに図示)などによって締めつけて固定することができる。なお、12はフランジ10と蓋体7との間に介在する円周帯状のパッキンであり、このパッキン12にも、前記取付け雌ネジ穴7aに合わせた位置に開口部12a(図3のみに図示)を形成している。
【0024】
前記構成の導入部8をインパクタ21の導入部22に代えて、分粒器本体5に取付けることにより、テーパ受け口6に接続された配管2は分粒器本体5に容易に着脱できる。なお、テーパ受け口6はその先端部にテーパ部6bを形成しているので、テーパ受け口6に対する配管2の接続を極めて容易に行うことができる。とりわけ、配管2が可撓性の合成樹脂からなるホースなどによって形成されている場合に、テーパ受け口6に対する配管2の接続作業に工具は不要であり、全くの素手で着脱できる。
【0025】
また、テーパ受け口6の基端部分の外周には凹凸部6cが形成されているので、一度取り付けられた配管2が不本意に外れてしまうことを防止できる。すなわち、本発明のM濃度測定装置1においては、テーパ受け口6と配管2との接続部に大きな圧力がかかることがないので、上述のテーパ受け口6と配管2との簡単な接続だけで十分であるから、配管接続部6の構成をテーパ受け口とすることが、配管2の着脱操作性の向上を達成する点で極めて有用である。
【0026】
さらに、配管2内のサンプルガスSは屋外の大気であるから、テーパ受け口6においてたとえリークなどが発生することがあったとしても、これが何ら問題になることではなく、前記配管接続部6の構成は着脱容易であるテーパ状の受け口で十分である。しかしながら、テーパ受け口6に配管2を取り付けた後に、この配管2のさらに外周から締めつける結束部材を設けて、テーパ受け口6から配管2が外れにくくすることも可能である。
【0027】
図1に示す本発明のM濃度測定装置1と、図6に示すM濃度測定装置20とを比較すると明らかなように、前記テーパ受け口6を形成したインパクタ4を有する本発明のM濃度測定装置1は、既に設置されている従来のM濃度測定装置20に代えて設置可能である。すなわち、Mの濃度測定を行なうM濃度測定装置における分粒器の仕様変更に対応するために大掛かりな設置工事は一切不要であり、環境庁が規定した「大気中微小粒子状物質(PM2.5)質量濃度測定方法暫定マニュアル」に対応した測定に容易に切り換えることが可能となる。
【0028】
加えて、図1において、13は前記テーパ受け口6に着脱自在に取り付けられるフィルタユニットであり、13aは例えばHEPAフィルタを内蔵するフィルタ本体、13bはHEPAフィルタを用いて濾過した大気を流すための可撓管としての合成樹脂からなるホースである。
【0029】
すなわち、前記フィルタユニット13をテーパ受け口6に取付けることにより、インパクタ4にダストの含まれないサンプルガスを導入できる。つまり、M濃度測定装置1の基本性能を確認する上で重要な試験であるノンダスト状態での基本指示(ノイズの確認)としてのベースライン試験を行うときに、操作者は前記テーパ受け口6から配管2を引き抜き、このテーパ受け口6にフィルタユニット13の可撓管13bを接続するだけでよい。
【0030】
したがって、ベースライン試験を行うときに装置本体3からインパクタ4を取り外すような大掛かりな作業が一切不要であり、操作性に優れている。なお、M濃度測定装置1に、インパクタ4の上流側または下流側において、流路切換弁を設けてもよい。この場合、フィルタユニット13を介するサンプルガスの取り込みとフィルタユニット13を介さないサンプルガスの取り込みを切換え自在とすることも可能となる。
【0031】
図4は前記M濃度測定装置1全体の構成を概略的に示す図である。図4において、14はM濃度測定装置1に内蔵したサイクロン式サンプラ(サイクロン)であり、このサイクロン14の下流側に例えば電磁弁15を介して前記インパクタ4を取り外し可能に接続する配管16を形成している。また、17はサンプルガスSに含まれるMを捕獲するテープ状のフィルタ、18はフィルタ17に捕獲されたMの量をβ線吸収方式で測定する測定部である。
【0032】
したがって、本例のM濃度測定装置1はサイクロン14の流入口に前記配管2を接続し、電磁弁15を切り換えることにより、従来と同じサイクロン14を分粒器として用いたM濃度測定を行うことも可能となる。つまり、将来におけるM濃度の測定方法の改善に柔軟に対応することができる。
【0033】
図5は前記浮遊粒子状物質濃度測定装置の変形例を示す図である。図5において、19は測定装置本体3の側部に固定されたホルダであって、5aは分粒器本体5から測定装置本体3に連通連結される配管である。つまり、このホルダ19によってインパクタ4を取り付けることにより、浮遊粒子状物質濃度測定装置1の高さを低く抑えることができ、これによってコンパクト化を達成でき、浮遊粒子状物質濃度測定装置1を屋内に配置しやすくなる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置によれば、インパクト式サンプラを用いた浮遊粒子状物質の分粒を手軽に行うことができるだけでなく、インパクト式サンプラに対してフィルタを手軽に取付けて、ベースライン試験が容易に実施できる。
【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示す図である。
【図2】 前記浮遊粒子状物質濃度測定装置の要部を拡大して示す図である。
【図3】 前記浮遊粒子状物質濃度測定装置の要部を示す図であって、(A)は平面図、(B)は縦断面図である。
【図4】 前記浮遊粒子状物質濃度測定装置の概要をブロック的に示す図である。
【図5】 前記浮遊粒子状物質濃度測定装置の変形例を示す図である。
【図6】 従来の浮遊粒子状物質濃度測定装置の例を示す図である。
【図7】 従来の別の浮遊粒子状物質濃度測定装置の例を示す図である。
【図8】 図7に示す浮遊粒子状物質濃度測定装置の要部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
1…浮遊粒子状物質濃度測定装置、2…配管、2a…大気導入部、4…インパクト式サンプラ、5…分粒器本体、6…配管接続部(テーパ受け口)、6b…テーパ部、7…蓋体、8…サンプル導入部、9…サンプル取入口、10…取付フランジ、13…フィルタ、14…サイクロン式サンプラ、16…配管、18…測定部、S…サンプルガス。

Claims (4)

  1. 屋外において大気をサンプルガスとして取り入れる大気導入部と、
    この大気導入部と連通する配管と、
    中心部にこの配管が接続される配管接続部が設けられた蓋体からなり、前記サンプルガスを真下に導入可能とするサンプル導入部とこのサンプル導入部を取り付けるための取付フランジを有するサンプル取入口部が上端部に設けられた分粒器本体とを備えるインパクト式サンプラと、
    このインパクト式サンプラを通過したサンプルガス中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する測定部とを有することを特徴とする浮遊粒子状物質濃度測定装置。
  2. 中心部に配管接続部を形成してサンプルガスを真下に導入可能とするサンプル導入部を有するインパクト式サンプラと、このインパクト式サンプラを通過したサンプルガス中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する測定部とを備えてなり、さらに、前記インパクト式サンプラのサンプル取入口部に前記サンプル導入部を取り付けるための取付フランジを有し、前記サンプル導入部が取付フランジの外形とほゞ同じ形状の外形を有すると共に、前記中心部に前記配管接続部を形成してなる蓋体で構成され、かつ、前記配管接続部がテーパ状の受け口である請求項1に記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
  3. 前記インパクト式サンプラにダストの含まれないサンプルガスを導入可能とするフィルタが前記配管接続部に着脱自在に取り付けられる請求項1または2に記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
  4. サイクロン式サンプラを内蔵し、このサイクロン式サンプラの下流側に前記インパクト式サンプラを取り外し可能に接続する配管を形成してなる請求項1〜3の何れかに記載の浮遊粒子状物質濃度測定装置。
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