JP4184176B2 - Airborne particulate matter concentration measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中の浮遊粒子状物質の濃度を測定するための浮遊粒子状物質濃度測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
大気中の浮遊粒子状物質(Suspended Particulate Matter: 以下、SPMという)を測定する装置として、一定流量の大気をサンプルガスとして連続的に大気導入管内に吸引し、この大気導入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中のSPMをフィルタテープなどの捕集手段を用いて連続的に捕集し、この捕集したSPMの濃度をβ線吸収方式で測定するものがある。
【0003】
また、本出願人は、大気を吸引によって浮遊粒子状物質濃度測定用フィルタテープの一面側から他面側へと通過させて、前記フィルタテープに測定スポットを形成することで、測定スポットに捕集された大気中の浮遊粒子状物質の濃度を精度良く測定する浮遊粒子状物質濃度測定装置(以下、SPM濃度測定装置という)を開発している。
【0004】
そして、このSPM濃度測定装置では、前記フィルタテープを通過した大気を排出する複数の排気孔を有し、かつ、捕集時の前記フィルタテープの前記他面側への変形を防止した状態で前記フィルタテープを支持する支持手段を設けている。図7には、この支持手段に保持される板状部分10の構成が示されている。この板状部分60は支持手段に開設された穴部に対して薄い円板状の板体を接合してなり、三つの排気孔61,62,63を有し、フィルタテープ64の下面側に配置される。
【0005】
そして、大気は、板状部分60の下面側に配置されたサンプリングポンプにより吸引されて、フィルタテープ64の上面側から下面側へ、さらに、三つの排気孔61,62,63を通過するとともに、この大気の通過が一定時間(例えば、1時間)行われることにより、測定スポットがフィルタテープ64に形成されるのである。65は、フィルタテープ64の巻取方向である。
【0006】
そして、例えばβ線吸収方式を用いて浮遊粒子状物質の濃度を測定する場合、板状部分60の下面側に配置された光源から前記測定スポットに対して例えばβ線が照射され、測定スポットを透過したβ線が、フィルタテープ64の上面側に配置された検出器の入口に設けた保護膜を介して前記検出器によって検出され浮遊粒子状物質の濃度が得られる。なお、前記保護膜は、サンプリングポンプの大気吸引による検出器への圧損を抑える機能を有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記β線吸収方式では、測定感度を上げるためには、フィルタテープ64の重量(密度)が小さいことが重要である。しかし、前記フィルタテープ64の材質はガラス繊維が通例であって、連続的な使用に耐える強度を得るためにはガラス繊維に一定の厚み(450μm;平均値)および重量(7mg/cm2 ;平均値)が必要となる。したがって、ガラス繊維の重量(密度)を減らすだけではフィルタテープ64の強度がとれず、連続測定に用いるフィルタテープとしては不適であり、更に、ガラス繊維にβ線が吸収されて高感度化が困難な状態であった。
【0008】
また、前記三つの排気孔61,62,63はかなり大きいので、前記フィルタテープ64に測定スポットが形成されるたびにへこみの程度が異なり、再現性のある測定結果を得ることが困難であった。
【0009】
加えて、上記β線吸収方式のSPM濃度測定装置においては、β線源の強度のバラツキ(ノイズ)、捕集手段、捕集されるSPMの分布の不均一性などにより、50μg/m3 以下の低濃度領域では指示値のバラツキが生ずることがある。
【0010】
そして、β線吸収方式のSPM濃度測定装置において、前記指示値のバラツキに対して、特に大きな誤差要因となるものは、β線源の強度のバラツキである。つまり、β線吸収方式のSPM濃度測定装置に用いるβ線は、C14のβ崩壊によって発生するものであるが、このβ崩壊量は常に一定ではない。このため、SPMの濃度をβ線吸収方式によって1秒ごとに測定する場合、β崩壊の強度が変化することにより、その瞬時値に誤差が生ずる可能性が多分にあった。
【0011】
それゆえに、日本の規格では、3.7MBq(100Ci)の線源量で1時間の測定周期で、最小検出感度(2σ)が10μg/m3 程度に定められている。ところが、近年は粒径が2.5μm以下の微細なSPM(以下、PM2.5という)をも高感度に測定することが要求されるようになっている。そして、このPM2.5は大気中に極めて少なく、最小検出感度(2σ)が10μg/m3 の従来のSPM濃度測定装置では、前記PM2.5を高感度に検出することが困難であり、例えば最小検出感度(2σ)が2μg/m3 以上のより高感度な測定が可能なSPM濃度測定装置が要望されるに至っている。
【0012】
本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、より高感度の測定を行うことができる浮遊粒子状物質濃度測定装置および浮遊粒子状物質濃度測定用に用いられるフィルタテープを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置は、大気が吸引によって浮遊粒子状物質濃度測定用フィルタテープの上面側から下面側へと通過して前記フィルタテープに測定スポットが形成され、この測定スポットに捕集された大気中の浮遊粒子状物質の濃度を測定する浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記フィルタテープは、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルム上に設けた通気性の補強層とで構成され、また、前記フィルタテープは、前記補強層を前記上面側に、前記多孔質フィルムを前記下面側に位置させた状態で用いられ、さらに、前記補強層は、不織布で構成されていることを特徴としている(請求項1)。
【0014】
【0015】
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、それによって本発明は限定されるものではない。
図1〜6は、本発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置(SPM濃度測定装置)Dの一実施形態を示す。なお、この実施形態では、浮遊粒子状物質(SPM)の濃度の測定にβ線吸収方式および光散乱方式の組み合わせによる補正を行なう例を示している。
【0017】
図1は、この発明のSPM濃度測定装置Dの全体的な構成の一例を概略的に示すもので、図1において、1は測定装置本体である。この測定装置本体1は、以下のように構成されている。すなわち、2はチャンバで、その内部には、供給リール3から繰り出され、巻取リール4に巻き取られる適宜幅の捕集手段としてのフィルタテープ5が走行するとともに、このフィルタテープ5の一方の側(下方側)には、フィルタテープ5の一方の面(上面)に捕集されたSPM6の堆積層6aに対してβ線を照射するβ線源7が設けられ、他方の側(上方側)には、前記堆積層6aを透過したβ線を検出しその強度に応じた信号を出力する例えば比例計数管よりなる検出器8が設けられており、β線吸収方式によってSPM6の濃度を測定できるように構成されている。なお、9a,9bは補償チャンバである。10は検出器8と補償チャンバ9bとの間に所定の直流電圧を印加する電源である。
【0018】
そして、11は前記チャンバ2や補償チャンバ9aを所定の真空状態に排気する大気導出管で、ガス流量調整器12を介して真空ポンプなどのサンプリングポンプ13が接続されるとともに、大気Aの流量を測定するガス流量計14が設けられている。
【0019】
また、15はチャンバ2に対して、一定流量の大気A’をサンプルガスとして供給する大気導入管で、その最上流端には分粒器16が設けられている。この分粒器16は、大気A中に含まれるSPM6を分級して大気導入管15内に吸引するもので、所定の粒径を超えるSPM6を捕捉し、所定の粒径以下のSPM6を選択的にチャンバ2側に通過させるものである。
【0020】
なお、分粒器16としては、例えば、サンプルガスSの渦流による遠心分離を利用して分粒を行なうサイクロン式ボリュームサンプラ(一般的にサイクロンと呼ばれている)や、サンプルガスSの衝突によって小粒径のSPM6を選択的にサンプリングするインパクト式ローボリュームサンプラ(一般的にインパクタと呼ばれている)を用いることができる。
【0021】
さらに、前記大気導入管15の分粒器16よりもやや下流側には、散乱光測定部17が設けられている。この散乱光測定部17は、大気導入管15の分粒器16よりもやや下流側の側壁に、光学窓18a,18bを互いに対向するように形成し、一方の光学窓18aの外方に、例えば赤外光を発する光源19を設け、他方の光学窓18bの外方に散乱光検出器(光検出器)20を設けてなるもので、分粒器16を経て大気導入管15内をチャンバ2方向に流れる大気A’に対して赤外光を照射したとき、前記大気A中に含まれる所定の粒径以下のSPM6(分粒されたSPM)において生ずる光散乱強度を測定するように構成されている。なお、図示例では、散乱光検出器20には、アンプが内蔵されている。
【0022】
すなわち、赤外光を用いてSPM6を検出する方法は既に種々の方法が考えられて実施されているものであるから、散乱光測定部17は赤外光を用いてより正確な測定を行なうことができる。また、本例の散乱光測定部17ではSPM6の数を計数することで、この数からSPM6の瞬時量A0 (詳細は後述)を求めるようにしているが、例えば光源19をレーザとし、散乱光検出器20を異なる角度ごとに散乱光を検出する複数の検出器とすることで、SPM6の粒径分布を測定することも可能である。また、本発明は散乱光測定部17が用いる光を赤外光に限定するものではなく、種々の可視光などを用いてもよい。また、レーザ以外の光源を用いてもよい。
【0023】
21は前記測定装置本体1を制御し、測定装置本体1側からの信号を処理する演算制御部で、22は各種の演算を行う演算処理部、23はアナログ信号をディジタル信号に変換したり、ディジタル信号をアナログ信号に変換する信号変換器、24は検出器8の出力が入力されるアンプ、25はガス流量計14や他のセンサ26からの検出出力が入力されるアナログI/O、27はディジタルI/O、28はRAM、29は電気的消去の可能なROM、30は演算結果などを表示する表示部、31は入力キーである。また、32a,32bは、外部接続端子としてのCOM1、COM2である。
【0024】
図2〜4はSPM濃度測定装置Dの要部である測定装置本体1の構成を拡大して示す図であり、図2は測定装置本体1の構成を示す図、図3はこの測定装置本体1の要部であるフィルタテープ5およびその支持手段1Aの構成を概略的に示す図、図4はこの支持手段1Aを構成する板状部分1Bの構成を詳細に示す図である。
【0025】
図2に示すように、本例の測定装置本体1において、チャンバ2は、フィルタテープ5の上面側5A(一面側)に検出器8を有するとともに、フィルタテープ5の下面側5B(他面側)に前記サンプリングポンプ13、β線源7を設けている。また、フィルタテープ5とβ線源7間に支持手段1Aに形成された薄肉の板状部分1Bを配置する。
【0026】
前記チャンバ2の入口2aは大気導入管15を介してボリュームサンプラ(定量サンプリング手段)としての前記分粒器16に連通するとともに、前記チャンバ2の出口は大気導出管11を介して前記サンプリングポンプ13(図1参照)に連通しており、このサンプリングポンプ13の吸引によって大気Aが分粒器16内へと導入され、分粒器16の働きによってSPM6の濃度が高められた大気A’が大気導入管15および入口2aを介してチャンバ2内へと送られ、更にチャンバ2内へ送られた大気A’は、前記サンプリングポンプ13の吸引によってチャンバ2内から排出されることになる。
【0027】
このとき図1に示すように、サンプリング管15内に吸引された所定の粒径以下のSPM6を含んだ大気A’が分粒器16の下流側に設けられた散乱光測定部17を通過し、前記分粒されたSPMが光源19からの可視光の照射を受け、そのとき生ずる散乱光が散乱光検出器20によって受光され、その散乱光強度に比例した出力(瞬時値)aが演算処理部22に入力される。
【0028】
一方、チャンバ2内に送られた大気A’はフィルタテープ5の上面側5A(一面側)から下面側5B(他面側)を通過する。このとき、大気A’中のSPM6は、図3に示すように、前記フィルタテープ5に捕集されて測定スポット33を徐々に形成する。つまり、前記大気A’は支持手段1Aの板状部分1Bに形成されている四つ以上の排気孔34,35,35,35,35…を通過するように構成されている。なお、A’’は、排気孔34,35,35,35,35…を通過した大気を示す。
【0029】
したがって、前記チャンバ2は、前記測定スポット33に形成されたSPM6の堆積層6aにβ線を照射してその透過量からSPM6の濃度等を測定するための、捕集ならびに測定用の空間を形成するものである。そして、大気A’の前記通過が一定時間(例えば、一時間)行われることにより、大気A’に含まれるSPM6の量に応じた測定スポット33がフィルタテープ5に形成されるのである。
【0030】
一方、β線源7からのβ線はフィルタテープ5の下面側5B(他面側)の板状部分1Bの直下からが照射され、排気孔34,35,35,35,35…を通り、フィルタテープ5に形成された測定スポット33を透過したβ線をフィルタテープ5の上面側5A(一面側)の前記測定スポット33の直上に位置する検出器8で検出する。つまり、前記β線はフィルタテープ5上に堆積層6aを形成するSPM6およびフィルタテープ5による吸収を受けるが、これらを透過したβ線が検出器8で検出されると、検出器8からは入射したβ線に比例した出力(瞬時値)bが出力され、これが演算処理部22に入力される。
【0031】
演算処理部22においては、上記出力a,bはそれぞれ次のように処理される。すなわち、散乱光測定に基づく瞬時値aに基づいて前記大気A’中の分粒されたSPM6の瞬時量A0 〔μg〕を得ることができ、検出器8からの出力bからは、以下の式(1)を用いて、フィルタテープ5に付着したSPM6の質量m〔μg〕を求めることができる。
m=F×ln(R0 /R) … 式(1)
但し、R0 はフィルタテープ5のみによるβ線散乱強度〔I/s〕、RはSPM6を捕集したフィルタテープ5によるβ線散乱強度〔I/s〕、Fは校正計数〔μg/m3 〕である。
【0032】
また、前記校正係数Fは、β線散乱強度をSPM6の質量に換算するための係数で、F=S/(μ/ρ)で表される。ここで、S〔cm2 〕はフィルタテープの測定断面積〔cm2 〕であり、μ/ρ〔cm/mg〕は、β線源7の固有の質量崩壊係数〔cm/mg〕である。
【0033】
ここで、前記式(1)によって求められるSPM6の質量mと、前記瞬時量A0 の積算値∫A0 dtは同じ値を示しており、前記瞬時量A0 はβ線強度の揺らぎに影響されることのない値である。他方、前記質量mはβ線強度の揺らぎの影響を受けているものの瞬時量A0 のようにSPM6の光学的測定によって生じる誤差要因の影響を受けることなく堆積層6aに含まれる全SPM6の質量に応じた値である。
【0034】
したがって、これらの値A0 ,mを用いて演算処理装置22が補正演算を行うことにより、大気A’に含まれるSPM6の質量をより正確に求めることができる。本例の演算処理装置22が、光検出器の出力に基づいて得られる値を用いて、前記β線吸収方式で測定して得られる値を補正可能な補正演算処理部を構成しており、この補正演算処理部によって、測定精度を引き上げ、再現性の向上を図っている。さらに、大気Aの流量および圧力を補正演算することにより、大気Aに含まれるSPM6の濃度〔μg/m3 〕を求めることができる。そして、測定の結果は、表示部30に表示される。
【0035】
一方、前記フィルタテープ5は、例えば長さが例えば約40mで、幅Wは例えば約4cmである。フィルタテープ5は、前記供給リール3から巻取リール4へと送られる間に搬送センサ付きリール36からチャンバ2を経るように構成されている。
【0036】
前記搬送センサ付きリール36は、フィルタテープ5が一定の長さだけ巻き取られたことを検知する搬送センサ36aを有している。
【0037】
図3に示すように、SPM濃度測定用に用いられる前記フィルタテープ5は、フッ素系樹脂(例えば四フッ化エチレン樹脂)よりなる多孔質フィルム37と、この多孔質フィルム37上に設けた通気性の補強層38とで構成される。前記フィルタテープ5は、前記補強層38を上面側5A(一面側)に、前記多孔質フィルム37を下面側5B(他面側)に位置させた状態で用いられる。
【0038】
前記補強層38は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれかよりなる、吸湿性の低い不織布で構成されており、前記補強層38を多孔質フィルム37に所定の手段で部分的に貼付けてある。なお、ここでいう、吸湿性が低いとは補強層38がβ線の吸収の原因となる水分を付着しないという意味であり、この意味において補強層38は疎水性や撥水性を有すると言い換えることも可能である。
【0039】
前記多孔質フィルム37は、厚みが80〜90μmが好ましい。また、多孔質フィルム37の重量は、0.1〜1mg/cm2 が好ましく、0.3mg/cm2 程度がより好ましい。また、多孔質フィルム37に貼付ける前記補強層38の重量は、1〜2mg/cm2 が好ましく、例えば1.2mg/cm2 程度に設定するのが好ましい。
【0040】
フィルタテープ5の厚みは、平均値として100〜200μmが好ましく、例えば一つの実施形態として140μm程度の厚みに構成することが考えられる。また、フィルタテープ1の重量は、平均値として1.1〜3.0mg/cm2 が好ましく、例えば1.5mg/cm2 程度に構成することが考えられる。
【0041】
図4は、前記支持手段1Aの板状部分1Bを示す平面図であり、図5,6はこの支持手段1Aの詳細な構成を示す図である。本例の支持手段1Aはフィルタテープ5にSPM6を捕集するときにはフィルタテープ5を挟み込むように密着し、フィルタテープ5を移動するときにはフィルタテープ5を開放するように離間する2つのブロック状の下挟持手段39と上挟持手段40とからなる。
【0042】
下挟持手段39はその下方に前記β線源7を連設するための貫通孔41を形成し、この貫通孔41を閉じるように、例えばアルミニウムからなる薄肉の前記板状部分1Bを溶接している。この板状部分1Bは、捕集時のフィルタテープ5の前記下面側(他面側)への変形を防止した状態でフィルタテープ5を支持するためのものであり、例えば図4に示すように、円盤形状であり、チャンバ2内におけるフィルタテープ5の直下に配置されるように設けてある。
【0043】
また、板状部分1Bは図5,6に示すように下挟持手段39の上面39aに対して幾らか(数百μm程度)凹ませた凹部42としており、上挟持手段40の対応する位置にはこの凹部42に嵌入することで、フィルタテープ5の位置ずれを防止する凸部43を形成している。すなわち、下挟持手段39と上挟持手段40が係合するときに、凹部42と凸部43が嵌合することにより、フィルタテープ5は凹部42の内周と凸部43の外周の間で挟み込まれて変形することで変形部分5aを形成し、その変形部分5aと凹部42および凸部43の噛み合いによって、その位置ずれを確実に防止することができる。
【0044】
また、凸部43の中心部には前記排気孔34,35,…に対応する部分と同じあるいはこれよりも広い貫通孔44を形成し、排気孔34,35,…がフィルタテープ5を介してチャンバ2内に連通するように構成している。さらに、凹部42の深さは凸部43の高さよりも若干浅くなるように構成している。したがって、下挟持手段39と上挟持手段40が係合した状態では、フィルタテープ5が排気孔34,35,…の外側において凸部43と板状部分1Bによって確実に挟み込まれ、その位置を完全にホールドすることができる。
【0045】
つまり、フィルタテープ5の位置ずれを無くすことで、前記排気孔34,35,…によって形成される測定スポット33をより厳密に確定することができ、それだけ測定精度の向上や再現性の確保を行うことができる。なお、前記凹部42と凸部43の位置関係を逆にすることも容易に考えられる。
【0046】
加えて、前記上挟持手段40には、両矢印Rに示す軸芯45を中心とする傾動によって、先端部46a,47aが下挟持手段39の上面39aに当接し、これを押し下げることで、嵌合した両挟持手段39,40の嵌合を引き離す方向に力を加えることができる一対の離間レバー46,47を設けている。また、前記下挟持手段39は図外の付勢手段によって上挟持手段40側に付勢されている。つまり、図外のアクチュエータによって前記離間レバー47を両矢印Rに示す方向に傾動させることにより、両挟持手段39,40の嵌合および離間を自在に制御可能としている。
【0047】
また、離間レバー46,47を設けることにより、梃の原理を応用して両挟持手段39,40の嵌合を引き離すことが可能となる。すなわち、前記凹部42と凸部43の嵌合が強力であっても、アクチュエータの動作によって両挟持手段39,40の係合を容易に離間させることが可能となる。
【0048】
図5,6に示す、符号48,49は前記下挟持手段39とフィルタテープ5が接する部分において、フィルタテープ5の左右方向のガイドを行うとともに、フィルタテープ5と接触する角部48a,49aの角度を鈍角にするために形成された切欠きを示している。つまり、フィルタテープ5に幾らかのテンションをかけた状態でこれを巻取ったとしても、切欠き48,49によって幾らか角部48a,49aを丸めることにより、フィルタテープ5を保護することができる。
【0049】
また、前記板状部分1Bの形状および凹部42、凸部43の形状は円盤形状である。これによって、前記変形部分5aの形成によってフィルタテープ5に生じる突っ張り力、凹部42と凸部43の嵌合によって生じる圧力がフィルタテープ5および板状部分1Bに均等にかかると共に、この板状部分1B自体に撓みなどが発生しにくいようにしている。しかしながら、この板状部分1Bの形状は図3に示したような平面視矩形の薄い板体であってもよい。また、変形を最小限に抑えるためには板状部分1Bを下挟持手段39の一部に形成した薄肉部分とすることが望ましい。
【0050】
なお、本例のように板状部分1Bを下挟持手段39と別体とする場合には、この板状部分1Bを取換え可能とすることで、各排気孔34,35,35…によって形成される排気孔パターンPを選択可能とすることが望ましい。つまり、板状部分1Bの交換によって測定対象となるSPM6の粒径などによって排気孔パターンPを設定することが可能となる。更に、前記排気孔パターンPは、所定の位置、すなわち、排気孔34の中心点を中心としてほぼ点対称となるように形成してあることが望ましい。
【0051】
そして、板状部分1Bは、従来の板状部分60とは排気孔34,35,35…の並べ方、形状においても従来とは異なっており、この実施形態では、四つ以上の多数の排気孔34,35,35,35,35…をハニカム状に形成してある。すなわち、排気孔34をとりまく多数の(例えば六つの)排気孔35は同一形状であり、排気孔35は排気孔34の面積よりも小さく設定されている。排気孔35は、平面視においてほぼ等脚台形形状(ただし、底辺35aは直線ではなく円弧状である。)である。
【0052】
また、四つ以上の多数の排気孔34,35,35,35,35…のうち、中央に位置する排気孔34は、平面視において正六角形をなす。これに対し、図7に示した三つの排気孔61,62,63のうち、中央に位置する排気孔62は、巻取方向65に長い平面視においてほぼ矩形の長孔に形成され、また、排気孔62を挟む形で形成されている同一弓型形状をなす二つの排気孔61,63の面積は排気孔62よりも小さく設定されている。そして、四つ以上の多数の排気孔34,35,35,35,35…は、それぞれ排気孔61,63よりも小さな面積を有する。
【0053】
前記測定スポット33は、排気孔34,35,35,35,35…に対応する位置に形成される測定スポット部分33a,33b,33b,33b,33b…で構成されている。測定スポット部分33a,33b,33b,33b,33b…は、大気A’がサンプリングポンプにより吸引されて、フィルタテープ5の上面側から下面側へ、さらに、四つ以上の多数の排気孔34,35,35,35,35…を通過するとともに、この大気の通過が一定時間(例えば、1時間)行われることによって形成されるが、排気孔34,35,35,35,35…はそれぞれ排気孔61,63よりも小さな面積を有するので、各測定スポット部分33a,33b,33b,33b,33b…のサンプリングポンプ13の吸引により発生する前記下面側(他面側)へのへこみの程度は、従来の板状部分60を用いた場合よりも小さくできる。
【0054】
前記構成の支持手段1Aは以下のように動作する。すなわち、前記両挟持手段39,40を離間した状態では、前記供給リール3にセットされたSPM6を吸着する前のロール状のフィルタテープ5が、供給リール3から一定長さだけ送りだされる。次いで、アクチュエータが離間レバー46,47を時計回りに傾動させると、下挟持手段39がばねによって上挟持手段40に嵌合し、フィルタテープ5は変形部分5aを形成しながら両挟持手段39,40間で挟持される。
【0055】
そして、送りだされたフィルタテープ5に対してチャンバ2内において浮遊粒子状物質を吸着させて測定スポット33を形成する。このとき、測定スポット33の形成と測定はフィルタテープ5を完全に停止させた状態で行われる。前記測定では、測定スポット33に対して前記β線源7からβ線が照射され、既に詳述した演算処理によって浮遊粒子状物質の濃度が計算される。
【0056】
ところで、仮に、厚みが例えば80〜90μmと薄く、重量が例えば0.3mg/cm2 と軽いフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム37だけで前記フィルタテープ5を構成すると、(引っ張り)強度が弱くて連続測定に用いるのに不適である。つまり、本例ではフィルタテープ5を、例えば1.2mg/cm2 (平均値)の重い通気性の補強層38を軽くて薄い前記多孔質フィルム37に貼付けた構成としたので、フィルタテープ5自体の厚みを薄くしながらフィルタテープ5の(引っ張り)強度を向上できる。
【0057】
さらに、フィルタテープ5の一面側5A(上面側)に補強層38を他面側5B(下面側)に多孔質フィルム37を配置しているので、多孔質フィルム37を言わば補強層38と板状部分1Bによって挟み込んだ状態でその位置を固定することができる。これによって測定スポット33はより明瞭に形成されて、再現性が向上する。
【0058】
また、多孔質フィルム37は前記補強層38を部分的に貼付けているため、補強層38が貼付けられていない部分の厚みを80〜90μm程度に薄く構成し、重量を例えば0.3mg/cm2 程度に抑えるとともに、フィルタテープ5の重量(密度)を平均で1.5mg/cm2 程度に抑えることができるため、多孔質フィルム37によるβ線吸収量を低減させることができ、その結果、測定感度を向上させることが可能となる。
【0059】
また、板状部分1Bは、ハニカム状に形成してある四つ以上の多数の排気孔34,35,35,35,35…を有するが、排気孔34,35,35,35,35…の大きさは従来の板状部分60の排気孔61,62,63に比して小さく、かつ、多孔質フィルム37に比して重量的に重い補強層38を用いてフィルタテープ5の(引っ張り)強度を向上させているので、各測定スポット部分33a,33b,33b,33b,33b…のサンプリングポンプの吸引により発生する前記下面側(他面側)へのへこみの程度を、従来の板状部分60を用いた場合よりも小さくできる。これにより、常に、再現性のある測定結果を得ることができる。
【0060】
なお、本発明はSPMの測定方式として、β線吸収方式と光散乱方式とを組み合わせて両方式の長所を有効に活用した補正を行うことで、より精度の高い測定を可能としているが、本発明はこの測定方式に限定されるものではない。つまり、β線吸収方式、圧損方式あるいは光散乱方式を単独で用いても、これらの測定方式を組み合わせて用いてもよい。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高感度測定を行うことができる浮遊粒子状物質濃度測定装置を提供することができる。
【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説明する図である。
【図2】 本発明の一実施形態を示す全体構成説明図である。
【図3】 上記実施形態における測定スポットの形成動作を示す図である。
【図4】 上記実施形態で用いた板状部分の例を示す平面図である。
【図5】 前記板状部分を含む支持手段の構成を示す断面図である。
【図6】 前記指示手段の斜視図である。
【図7】 比較例で用いた従来の板状部分とフィルタテープを示す平面図である。
【符号の説明】
1…装置本体、1A…支持手段、1B…板状部分、5…フィルタテープ、5A…一面側、5B…他面側、19…光源、20…光検出器、22…補正演算処理部、33…測定スポット、34,35…排気孔、37…フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム、38…通気性の補強層、39…下挟持手段、40…上挟持手段、42…凹部、43…凸部、A,A’,A’’…大気、D…浮遊粒子状物質濃度測定装置、a…光検出器の出力、A0 …光検出器の出力に基づいて得られる値、b…β線吸収方式の検出器の出力、m…β線吸収方式で測定して得られる値。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a suspended particulate matter concentration measuring device for measuring the concentration of suspended particulate matter in the atmosphere. In place Related.
[0002]
[Prior art]
Airborne particulate matter ( Suspended Particulate Matter (hereinafter referred to as SPM) is a device for measuring a constant flow of air as a sample gas continuously into the atmosphere introduction pipe, and the sample gas in a vacuum chamber provided downstream of the atmosphere introduction pipe Some SPMs are continuously collected using a collecting means such as a filter tape, and the concentration of the collected SPMs is measured by a β-ray absorption method.
[0003]
In addition, the applicant passes air from one side to the other side of the filter tape for measuring the concentration of suspended particulate matter by suction, and collects the measurement spot by forming the measurement spot on the filter tape. We are developing a suspended particulate matter concentration measuring device (hereinafter referred to as SPM concentration measuring device) that accurately measures the concentration of suspended particulate matter in the atmosphere.
[0004]
And in this SPM density | concentration measuring apparatus, it has the several exhaust hole which discharges | emits the air which passed the said filter tape, and the said state in the state which prevented the deformation | transformation to the said other surface side of the said filter tape at the time of collection Support means for supporting the filter tape is provided. FIG. 7 shows the configuration of the plate-like portion 10 held by this support means. The plate-
[0005]
Then, the air is sucked by the sampling pump disposed on the lower surface side of the plate-
[0006]
For example, when measuring the concentration of suspended particulate matter using the β-ray absorption method, for example, β-rays are irradiated to the measurement spot from the light source arranged on the lower surface side of the plate-
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the β-ray absorption method, it is important that the weight (density) of the
[0008]
Further, since the three
[0009]
In addition, in the β-ray absorption type SPM concentration measuring apparatus, 50 μg / m2 is caused by the intensity variation (noise) of the β-ray source, the collecting means, the nonuniformity of the collected SPM distribution, and the like. Three The following values may vary in the low density region.
[0010]
In the β-ray absorption type SPM concentration measuring apparatus, a significant error factor with respect to the variation in the indicated value is variation in the intensity of the β-ray source. In other words, the β ray used for the SPM concentration measuring apparatus of the β ray absorption method is C 14 The amount of β decay is not always constant. For this reason, when the concentration of SPM is measured every second by the β-ray absorption method, there is a possibility that an error occurs in the instantaneous value due to a change in the intensity of β decay.
[0011]
Therefore, in the Japanese standard, the minimum detection sensitivity (2σ) is 10 μg / m at a measurement period of 1 hour with a radiation amount of 3.7 MBq (100 Ci). Three It is determined to the extent. However, in recent years, it has been required to measure even a fine SPM having a particle size of 2.5 μm or less (hereinafter referred to as PM2.5) with high sensitivity. This PM2.5 is extremely small in the atmosphere, and the minimum detection sensitivity (2σ) is 10 μg / m2. Three In the conventional SPM concentration measuring apparatus, it is difficult to detect the PM2.5 with high sensitivity. For example, the minimum detection sensitivity (2σ) is 2 μg / m. Three There has been a demand for an SPM concentration measuring apparatus capable of measuring with higher sensitivity.
[0012]
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and its purpose is to provide a suspended particulate matter concentration measuring device capable of performing a more sensitive measurement and a filter tape used for suspended particulate matter concentration measurement. Is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the suspended particulate matter concentration measuring device according to the first aspect of the present invention is a filter for measuring suspended particulate matter concentration by suction of air. Top side From Bottom side In the suspended particulate matter concentration measuring apparatus for measuring the concentration of suspended particulate matter in the atmosphere collected in the measurement spot, a measurement spot is formed on the filter tape. A porous film made of a resin and a breathable reinforcing layer provided on the porous film The filter tape is used in a state where the reinforcing layer is positioned on the upper surface side and the porous film is positioned on the lower surface side, and the reinforcing layer is made of a nonwoven fabric. (Claim 1).
[0014]
[0015]
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
1 to 6 show an embodiment of a suspended particulate matter concentration measuring device (SPM concentration measuring device) D of the present invention. In this embodiment, an example is shown in which the correction of the concentration of the suspended particulate matter (SPM) is performed by a combination of the β-ray absorption method and the light scattering method.
[0017]
FIG. 1 schematically shows an example of the overall configuration of the SPM concentration measuring apparatus D of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a measuring apparatus main body. The measuring apparatus main body 1 is configured as follows. That is,
[0018]
Reference numeral 11 denotes an atmospheric lead pipe for exhausting the
[0019]
[0020]
As the
[0021]
Further, a scattered light measurement unit 17 is provided on the slightly downstream side of the
[0022]
That is, since the method for detecting the
[0023]
21 is an arithmetic control unit that controls the measuring apparatus main body 1 and processes signals from the measuring apparatus main body 1 side, 22 is an arithmetic processing unit that performs various calculations, 23 is an analog signal converted into a digital signal, A signal converter for converting a digital signal into an analog signal; 24, an amplifier to which the output of the
[0024]
2 to 4 are enlarged views showing the configuration of the measuring device main body 1 which is a main part of the SPM concentration measuring device D, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the measuring device main body 1, and FIG. 3 is this measuring device main body. FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the
[0025]
As shown in FIG. 2, in the measuring apparatus main body 1 of this example, the
[0026]
The
[0027]
At this time, as shown in FIG. 1, the air A ′ containing
[0028]
On the other hand, the atmosphere A ′ sent into the
[0029]
Therefore, the
[0030]
On the other hand, the β ray from the β ray source 7 is irradiated from directly below the plate-
[0031]
In the
m = F × ln (R 0 / R) ... Formula (1)
However, R 0 Is the β-ray scattering intensity [I / s] from the
[0032]
The calibration coefficient F is a coefficient for converting the β-ray scattering intensity into the mass of SPM6 and is expressed by F = S / (μ / ρ). Where S [cm 2 ] Is the measured cross-sectional area of the filter tape [cm 2 Μ / ρ [cm / mg] is the intrinsic mass decay coefficient [cm / mg] of the β-ray source 7.
[0033]
Here, the mass m of the
[0034]
Therefore, these values A 0 , M, the
[0035]
On the other hand, the
[0036]
The
[0037]
As shown in FIG. 3, the
[0038]
The reinforcing
[0039]
The
[0040]
The thickness of the
[0041]
FIG. 4 is a plan view showing the plate-
[0042]
The lower clamping means 39 forms a through-
[0043]
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the plate-like portion 1 </ b> B is formed as a
[0044]
Further, a through
[0045]
That is, by eliminating the positional deviation of the
[0046]
In addition, the upper clamping means 40 is fitted into the upper clamping means 40 by the
[0047]
Further, by providing the separation levers 46 and 47, it is possible to apply the principle of scissors to separate the fitting of the both clamping means 39 and 40. That is, even if the
[0048]
[0049]
Further, the shape of the plate-
[0050]
When the plate-
[0051]
The plate-
[0052]
Of the four or more exhaust holes 34, 35, 35, 35, 35..., The
[0053]
The
[0054]
The supporting means 1A having the above-described configuration operates as follows. That is, in a state where the both clamping means 39 and 40 are separated from each other, the roll-shaped
[0055]
Then, the suspended particulate matter is adsorbed in the
[0056]
By the way, suppose that the thickness is as thin as, for example, 80 to 90 μm, and the weight is, for example, 0.3 mg / cm. 2 If the
[0057]
Further, the reinforcing
[0058]
Further, since the
[0059]
Further, the plate-
[0060]
In the present invention, as the SPM measurement method, the β-ray absorption method and the light scattering method are combined to perform correction that effectively utilizes the advantages of both methods, thereby enabling more accurate measurement. The invention is not limited to this measurement method. That is, the β-ray absorption method, the pressure loss method, or the light scattering method may be used alone, or these measurement methods may be used in combination.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the suspended particulate matter concentration measuring device capable of performing high-sensitivity measurement. Place Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a suspended particulate matter concentration measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration explanatory view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a measurement spot forming operation in the embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing an example of a plate-like portion used in the embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a support means including the plate-like portion.
FIG. 6 is a perspective view of the indicating means.
FIG. 7 is a plan view showing a conventional plate-like portion and a filter tape used in a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Apparatus main body, 1A ... Support means, 1B ... Plate-shaped part, 5 ... Filter tape, 5A ... One side, 5B ... Other side, 19 ... Light source, 20 ... Photo detector, 22 ... Correction calculation process part, 33 ... Measurement spot, 34, 35 ... Exhaust hole, 37 ... Porous film made of fluororesin, 38 ... Breathable reinforcing layer, 39 ... Lower clamping means, 40 ... Upper clamping means, 42 ... Recess, 43 ... Protrusion , A, A ', A''... air, D ... suspended particulate matter concentration measuring device, a ... output of photodetector, A 0 ... a value obtained based on the output of the photodetector, b ... an output of the detector of the β-ray absorption method, m ... a value obtained by measurement by the β-ray absorption method.
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