JP3845359B2

JP3845359B2 - 浮遊粒子状物質濃度測定装置

Info

Publication number: JP3845359B2
Application number: JP2002311384A
Authority: JP
Inventors: 政良篠原
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP2004144664A

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、ＰＭという）を測定するＰＭ濃度測定装置２０の設置状態を示す図である。このＰＭ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ＰＭ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ＰＭの濃度をβ線吸収方式で測定する。
【０００３】
前記ＰＭ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ＰＭ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、ＰＭ濃度測定装置２０内にはサンプルガスＳに含まれるＰＭ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ＰＭ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ＰＭ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ＰＭを取り除いて小粒径のＰＭ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ＰＭ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、ＰＭ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、ＰＭ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、ＰＭ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ＰＭ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ＰＭ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ＰＭ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ＰＭ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、ＰＭ濃度測定装置１という）は、ＰＭ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、取付け雌ネジ穴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ＰＭ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ＰＭ濃度測定装置１と、図６に示すＰＭ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ＰＭ濃度測定装置１は、既に設置されている従来のＰＭ濃度測定装置２０に代えて設置可能である。すなわち、ＰＭの濃度測定を行なうＰＭ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、ＰＭ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、ＰＭ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ＰＭ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ＰＭ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ＰＭ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ＰＭ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ＰＭ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ＰＭ濃度測定を行うことも可能となる。つまり、将来におけるＰＭ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

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。
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。
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。
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。