JP4787645B2 - 繊維状粒子測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
そこで本発明は、測定対象流体中に浮遊する繊維状粒子を実時間で簡便に測定できるようにすることを目的とするものである。
測定対象流体は空気又は水である。
また、「繊維状粒子」の語は、狭義の繊維のみでなく、例えばラグビーボール状の粒子や、球体から外れた異形状の粒子など、太さよりも長さの方が大きい形状の粒子を含む広義の意味で使用している。
そして、測定部は光透過用スリット、電極装置、光源部及び光検出部を備えている。
電極装置は一方のスリット位置では繊維状被測定物を分極させて測定対象流体の流通方向に向けさせる方向の直流電場を印加し、他方のスリット位置では繊維状被測定物を分極させて測定対象流体の流通方向と直交する方向に向けさせる方向の直流電場を印加するものである。
光源部はスリットのそれぞれの位置で入射光を測定対象流体に照射するものであり、光検出部は測定対象流体を透過又は反射しスリットを透過した出射光を検出するものである。
測定部で直線偏光された光を測定対象流体に照射し、測定対象流体を透過した光を入射光と90°異なる偏光子を透過させて光センサに導くようにすれば、偏光面を回転させる性質をもつ被測定物のみを測定することができる。
そして、測定対象流体の単位体積あたりの繊維状粒子の個数を計数するようにすれば、空気中に浮遊するアスベスト繊維を計数することができるようになる。
図1は空気中のアスベスト繊維を測定するように構成された第1の実施例の全体構成を示す図である。
測定対象流体として空気サンプルを流す流路としてガラスチューブ2が備えられており、そのガラスチューブ2の吸気口から空気サンプルが吸引される。吸引はポンプ4により行なわれ、常に一定流量で流れるようになっている。その流量はこの実施例では、100mm/秒とする。ガラスチューブ2は、空気サンプルが吸引口から測定部6まで内径が1mmで、層流状態で流れるように、内径は全体にわたって均一になっている。
サンプル空気は、最初、電場方向に平行になるようにサンプル空気が導かれ、A点で計測される。その後、90度流路が折れ曲げられ、電場と垂直方向にサンプル空気が導かれ、B点で計測される。その後、サンプル空気は測定部6を出た後、ポンプ4を通過して排気される。
流路2を透過した光源18a,18bからの光を受光するためにそれぞれの光路上に光検出素子22a,22bとしてシリコンフォトダイオードが配置されており、流路2と光検出セル22a,22bの間には偏光子16bが配置されている。
偏光子16aと偏光子16bは、偏光方向が互いに90°をなすように設置されている。
センサAは光源18a、レンズ20a、偏光子16a、スリット12a、偏光子16b及び光検出素子22aにより構成され、センサBは光源18b、レンズ20b、偏光子16a、スリット12b、偏光子16b及び光検出素子22bにより構成されている。
繊維のアスペクト比(繊維の長さと幅の比で3:1以上の形状のものをWHOの定義では繊維と呼ぶ)により、光検出セル22a,22bの出力の関係は様々に変化する。
実施例1では、一定電場の中を、サンプル空気の流れる方向を、流路を曲げて電場に平行のときと、垂直のときを生み出した。ここでは流れる方向は一定で、電場方向を変化させることにより、アスベスト繊維の長手方向を変える場合の例である。
測定部26では、流路2は一直線状であり、電極装置は測定部26における流路2の流通方向の電場を発生させる電極8a,8bとそれに直交する方向の電場を発生させる電極8c,8dからなる2組の電極と、それらの電極の作動を切り換える切換え装置(図示略)を備えている。
センサAとセンサBで得られる検出信号は実施例1と同じである。
一実施例の繊維状粒子測定装置におけるデータ処理部の具体的な例を図10に示す。
データ処理部は被測定物が上流側のスリットを通過するときのそのスリットを透過した光に基づく信号波形と、同じ被測定物が所定の時間遅れをもって下流側のスリットを通過するときのそのスリットを透過した光に基づく信号波形との比較に基づいて、その被測定物が繊維状粒子であるか否かを判定する判定部を備えている。
センサA,Bの電気信号をそれぞれDC増幅するために、センサA,Bの光検出セルにオペアンプ30a,30bが接続されている。オペアンプ30a,30bの出力はそれぞれのアナログ−デジタル変換器32a,32bを経てそれぞれのマイクロコンピュータ34a(以下マイコン1),マイクロコンピュータ34b(以下マイコン3)に接続されている。
判定部はマイコン2とマイコン4により実現される。
この実施例では、測定対象流体の単位体積あたりの繊維状粒子の個数を計数する計数部はマイコン4により実現される。
また、実施例では光源から出た光が、セル2を通過して繊維粒子等を透過した光を光検出素子22a、22bで受光しているが、繊維粒子等で反射した光を、光源側に光検出素子22a、22bを設置して受光してもよい。光源と光検出素子の設置上の問題だけで、近接に設置できれば、ほぼ180°反射した光を受光できる。後の信号解析は、まったく同じである。
4 ポンプ
6 測定部
8a,8b 電極
10 ヒータ部
12a,12b スリット
18a,18b 光源
20a,20b レンズ
16a,16b 偏光子
22a,22b 光検出素子
Claims (14)
- 被測定物である粒子が浮遊する測定対象流体を一定流速で流す流路に光透過又は反射により被測定物を検出する測定部を設け、
前記測定部にはその流路中を流れる測定対象流体の流れに沿って上流側と下流側にそれぞれ流れを横切る方向に延びた形状の光透過用スリットを配置し、
一方のスリット位置では繊維状被測定物を分極させて測定対象流体の流通方向に向けさせる方向の直流電場を印加し、他方のスリット位置では繊維状被測定物を分極させて測定対象流体の流通方向と直交する方向に向けさせる方向の直流電場を印加し、
被測定物が上流側のスリット位置を通過するときのそのスリットを透過した光に基づく信号波形と、同じ被測定物が所定の時間遅れをもって下流側のスリット位置を通過するときのそのスリットを透過した光に基づく信号波形との比較に基づいて、その被測定物が繊維状粒子であるか否かを判定することを特徴とする繊維状粒子測定方法。 - 前記信号波形は時間と信号強度を含み、前記判定は比較される前記2つの信号波形の時間比及び信号強度比に基づいて行なう請求項1に記載の繊維状粒子測定方法。
- 前記判定の結果に基づいて測定対象流体の単位体積あたりの繊維状粒子の個数を計数する請求項1又は2に記載の繊維状粒子測定方法。
- 前記測定部のそれぞれのスリットの位置で直線偏光された光を測定対象流体に照射し、測定対象流体を透過又は反射した光を入射光と90°異なる偏光子を透過させて光センサに導くことにより偏光面を回転させる性質をもつ被測定物のみを測定対象とする請求項1から3のいずれかに記載の繊維状粒子測定方法。
- 測定対象流体は空気であり、
測定対象流体を前記測定部に導入する前にアスベスト繊維が繊維形状を保つことができ、動物繊維及び植物繊維がガス化、ガラス化又は炭化して繊維形状を保つことができない温度で加熱することにより、アスベスト繊維のみを測定対象とする請求項4に記載の繊維状粒子測定方法。 - 測定対象流体は空気であり、
測定対象流体を前記測定部に導入する前に所定の温度で加熱し、その温度で繊維形状を保つことができる被測定物のみを測定対象とする請求項1から4のいずれかに記載の繊維状粒子測定方法。 - 被測定物である粒子が浮遊する測定対象流体を流路内に一定流速で流す流体流通機構、前記流路に配置され光透過により被測定物を検出する測定部、及び前記測定部が検出した信号に基づいてその被測定物が繊維状粒子であるか否かを判定するデータ処理部を備え、
前記測定部は、その中を流れる測定対象流体の流れに沿って上流側と下流側にそれぞれ配置され、流れを横切る方向に延びた形状の光透過用スリットと、一方のスリット位置では繊維状被測定物を分極させて測定対象流体の流通方向に向けさせる方向の直流電場を印加し、他方のスリット位置では繊維状被測定物を分極させて測定対象流体の流通方向と直交する方向に向けさせる方向の直流電場を印加する電極装置と、前記スリットのそれぞれの位置で入射光を測定対象流体に照射する光源部と、測定対象流体を透過又は反射し前記スリットを透過した出射光を検出する光検出部と、を備え、
前記データ処理部は、被測定物が上流側のスリットを通過するときのそのスリットを透過した光に基づく信号波形と、同じ被測定物が所定の時間遅れをもって下流側のスリットを通過するときのそのスリットを透過した光に基づく信号波形との比較に基づいて、その被測定物が繊維状粒子であるか否かを判定する判定部を備えている繊維状粒子測定装置。 - 前記信号波形は時間と信号強度を含み、前記判定部は比較される前記2つの信号波形の時間比及び信号強度比に基づいてその被測定物が繊維状粒子であるか否かを判定する請求項7に記載の繊維状粒子測定装置。
- 前記データ処理部は、前記流体流通機構による測定対象流体の流速と、判定部が被測定物を繊維状粒子であると判定した単位時間当たりの個数とから測定対象流体の単位体積あたりの繊維状粒子の個数を計数する計数部をさらに備えている請求項7又は8に記載の繊維状粒子測定装置。
- 前記電極装置は一方向の電場を発生させる1組の電極を備え、
前記流路は前記測定部において前記電場方向とそれに直交する方向の2方向をもつように折り曲げられており、
前記スリットはその折り曲げられたそれぞれの部分に配置されている請求項7から9のいずれかに記載の繊維状粒子測定装置。 - 前記流路は前記測定部において一直線状であり、
前記電極装置は前記測定部における前記流路の流通方向の電場を発生させる電極とそれに直交する方向の電場を発生させる電極からなる2組の電極と、それらの電極の作動を切り換える切換え装置を備えており、
前記切換え装置はまず一方の電極のみを作動させておき、被測定物が上流側のスリット位置を通過したことを前記光検出器が検出した後、同じ被測定物が下流側のスリット位置を通過するまでの間に前記一方の電極の作動を停止し、他方の電極を作動させるように電極の作動を切り換えるものである請求項7から9のいずれかに記載の繊維状粒子測定装置。 - 前記光源部は直線偏光された光を測定対象流体に照射する光学系を備え、
前記光検出部は前記光源部から照射される直線偏光の偏光方向に対して90°をなす偏光方向をもつ偏光子を備えている請求項7から11のいずれかに記載の繊維状粒子測定装置。 - 前記流体流通機構は測定対象流体として空気を流すものであり、
前記流路は前記測定部よりも上流側に測定対象流体を加熱するヒータを備え、そのヒータの温度をアスベスト繊維が繊維形状を保つことができ、動物繊維及び植物繊維がガス化、ガラス化又は炭化して繊維形状を保つことができない温度に設定されていることによりアスベスト繊維のみを測定対象とする請求項12に記載の繊維状粒子測定装置。 - 前記流体流通機構は測定対象流体として空気を流すものであり、
前記流路は前記測定部よりも上流側に測定対象流体を所定の温度で加熱するヒータを備え、その温度で繊維形状を保つことができる被測定物のみを測定対象とする請求項7から12に記載の繊維状粒子測定装置。
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