JP6392112B2 - Linear cyclone type sizing unit and sizing device, and method for measuring airborne dust concentration - Google Patents

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Description

本発明は、吸引装置に取り付けられ吸引された空気中の粉塵を分粒する直進型サイクロン式分粒ユニットに関するものである。また、前記分粒ユニットを有する分粒捕集装置に関する。また、当該分粒捕集装置を用いて、気中粉塵濃度を測定する方法に関する。より具体的には、例えば、特に近年問題となっているPM2.5や、PM10程度までの気中粉塵濃度の測定に適した分粒捕集装置の分粒ユニットや、それを用いた測定方法を提供するものである。   The present invention relates to a rectilinear cyclone type sizing unit that is attached to a suction device and sizing dust in air that has been sucked. The present invention also relates to a sizing apparatus having the sizing unit. Moreover, it is related with the method of measuring an air | atmosphere dust density | concentration using the said particle size collection apparatus. More specifically, for example, a sizing unit of a sizing device suitable for measurement of air dust concentration up to about PM2.5 or PM10, which has been a problem in recent years, and a measuring method using the sizing unit Is to provide.

粒子状物質ともよばれる粉塵により汚染された空気の状態を把握するにあたっては、その空気中の特定の大きさの気中粉塵濃度を把握することが重要な指標となる。これは、PM2.5やPM4、PM10程度の大きさの粉塵は、それぞれの大きさによって、ヒトの肺などの呼吸器系に沈着して健康に著しい影響を与える可能性があるなど、その大きさにより人体への影響が異なることからも重要な観点となる。代表的な気中粉塵濃度を測定する方法としては、大気を吸引してフィルタ上に粒子状物質をろ過捕集したときのフィルタの重量変化を測定するフィルタ秤量法が知られている。フィルタ秤量法においては、フィルタに捕集される粒子状物質の大きさを予め分粒することが求められる。この分粒方法として、重力沈降を利用した多段型分粒装置や、遠心力を利用したサイクロン式分粒装置、衝突捕集型の分粒装置(インパクター)が挙げられる。   In grasping the state of air contaminated with dust, also called particulate matter, it is an important index to grasp the concentration of air dust of a specific size in the air. This is because dust of the size of about PM2.5, PM4, and PM10 may be deposited on the respiratory system such as the human lungs depending on the size of each, and may have a significant effect on health. This is also an important point of view because the influence on the human body varies. As a typical method for measuring the air dust concentration, a filter weighing method is known in which the change in weight of a filter is measured when air is sucked and particulate matter is filtered and collected on the filter. In the filter weighing method, it is required to pre-size the size of the particulate matter collected by the filter. Examples of this sizing method include a multistage sizing device using gravity sedimentation, a cyclone sizing device using centrifugal force, and a collision collecting sizing device (impactor).

例えば、特許文献1は、ハイボリュームエアーサンプラーを用いたPM2.5分級器に関するものである。この特許文献1に開示された技術は、衝突板を利用した衝突捕集型の分粒装置に関するものである。しかしながら、衝突捕集型の分粒装置は、衝突後に再飛散するおそれがあり、また装置運転中の吸引抵抗も大きいといった問題がある。   For example, Patent Document 1 relates to a PM2.5 classifier using a high volume air sampler. The technique disclosed in Patent Document 1 relates to a collision collection type sizing device using a collision plate. However, the collision collecting type sizing apparatus has a problem that it may be scattered again after the collision, and the suction resistance during operation of the apparatus is large.

分粒装置に関する吸引抵抗が比較的小さい方法として、サイクロン式の吸引装置が知られている。しかしながら、従来採用されてきものは、接線流入式で、流出方向が反転型のサイクロン方式が多く、複雑な立体形状で加工が難しく、比較的大型の装置となってしまうため、取付スペースの確保などが問題となる場合があった。また、大きな流量で吸引すると分粒性能が著しく低下してしまうことから、低い吸引流量で長時間サンプリングしなければならなかった。   A cyclone type suction device is known as a method having a relatively low suction resistance with respect to the particle sizer. However, what has been adopted in the past is a tangential inflow type and a cyclone system with a reversing outflow direction, which is difficult to process in a complicated three-dimensional shape and becomes a relatively large device, so securing the installation space, etc. May be a problem. In addition, if the suction is performed at a large flow rate, the sizing performance is remarkably deteriorated, so that it has been necessary to sample for a long time at a low suction flow rate.

比較的小型のサイクロン式として、直進型のサイクロン方式が知られている。この直進型サイクロンは、小型化しやすいことから、取付位置の制限が少ない等の利点がある。この直進型サイクロンを気中粉塵の分粒装置として採用することを検討したものとして非特許文献1がある。
この非特許文献1においては、高い流量のエアサンプラを用いて吸入性粉塵を分離する分粒装置が提案されている。しかしながら、吸入性粉塵やPM2.5等に対する分離精度は十分なものではなかった。
As a comparatively small cyclone type, a straight type cyclone type is known. Since this straight traveling type cyclone is easy to miniaturize, there are advantages such as few restrictions on the mounting position. Non-Patent Document 1 is a study of adopting this straight-traveling cyclone as an air dust sizing device.
In this non-patent document 1, a sizing apparatus for separating inhalable dust using a high flow rate air sampler is proposed. However, the separation accuracy with respect to inhalable dust, PM2.5, etc. was not sufficient.

実用新案登録第3158839号Utility model registration No. 3158839

明星敏彦等、「軸流サイクロンを用いたハイボリウムエアサンプラ用分粒装置の試作」,第53回日本労働衛生工学会,2013年11月13日Toshihiko Meisei et al., “Prototype of a sizing device for high volume air sampler using axial flow cyclone”, 53rd Japan Occupational Health Engineering Society, November 13, 2013

本発明の目的は、従来のサイクロン方式の分粒装置に比べ、小型化でき、かつ、高い流量で吸引しても十分な分離性能を有する分粒捕集装置を提供することであり、そのための分粒ユニットを提供することである。   An object of the present invention is to provide a sizing / collecting device that can be downsized as compared with a conventional cyclone sizing device and that has sufficient separation performance even when sucked at a high flow rate. It is to provide a sizing unit.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the following inventions meet the above object, and have reached the present invention. That is, the present invention relates to the following inventions.

本発明は、吸引装置の上流側に取り付けられ、吸引装置により吸引される空気中の粉塵を分粒する直進型サイクロン式の分粒ユニットであって、前記吸引装置により吸引され、旋回流として流入させた空気が流れる外筒と、前記外筒の内部に、前記外筒と同軸上に設けられ、分粒ユニットの外筒内に流入させた空気が吸引装置に流れるように両端が開放された内筒とを有し、前記内筒が、前記外筒の流出方向に向かった返し板を有する円錐台状部を前記内筒の流入側に有することを特徴とする分粒ユニットに関する。このような構成とした分粒ユニットを用いることで、高い流量で吸引しても十分な分離性能を有する分粒を行うことができる。なお、本発明において、分粒ユニットの流入口側にあたる全体の大きな流れとしての流入方向を、単に流入方向とよび、分粒ユニットにとって吸引装置側にあたる全体の大きな流れとしての流出方向を、単に流出方向とよぶ場合がある。また分粒ユニットの流出方向を分粒ユニットの下方向、その反対側である前記した流入方向を分粒ユニットの上方向と呼ぶ場合がある。この分粒ユニットを使用する際には、吸引装置の吸引方向を水平方向にし、分粒ユニットも流入−流出方向を水平方向として使用する場合がある。   The present invention is a rectilinear cyclone type sizing unit that is attached to the upstream side of the suction device and sizing dust in the air sucked by the suction device, and is sucked by the suction device and flows as a swirling flow Both ends are opened so that the air that has flowed into the outer cylinder of the sizing unit is provided coaxially with the outer cylinder inside the outer cylinder and the outer cylinder, and flows into the outer cylinder of the sizing unit. The present invention relates to a sizing unit comprising an inner cylinder, the inner cylinder having a frustoconical portion on the inflow side of the inner cylinder having a return plate facing the outflow direction of the outer cylinder. By using the sizing unit having such a configuration, sizing having sufficient separation performance can be performed even if suction is performed at a high flow rate. In the present invention, the inflow direction as the entire large flow corresponding to the inlet side of the sizing unit is simply referred to as the inflow direction, and the outflow direction as the entire large flow corresponding to the suction unit side for the sizing unit is simply referred to as the outflow direction. Sometimes called direction. The outflow direction of the sizing unit may be referred to as the downward direction of the sizing unit, and the inflow direction, which is the opposite side, may be referred to as the upward direction of the sizing unit. When using this sizing unit, the suction direction of the suction device may be set to the horizontal direction, and the sizing unit may also be used with the inflow-outflow direction as the horizontal direction.

本発明は、吸引装置の上流側に取り付けられ、吸引装置により吸引される空気中の粉塵を分粒する直進型サイクロン方式の分粒ユニットに関する。本発明の分粒ユニットは、吸引装置により吸引された空気中の粉塵を分粒する。煙等が生じている環境や、土壌粒子や工場、建設現場等で生じる粉塵等、種々の自然環境や、作業環境には気中に浮遊した粒子状物質ともよばれる粉塵(気中粉塵)が含まれている場合がある。これらの粉塵は人体に有害な場合があるため、これらの濃度を測定することが求められる。特に、その粒子の大きさによって人体に吸引されたときの有害性が大きく異なることから、特定の大きさ(例えば、吸入性粉塵)の粉塵濃度を測定するために分粒して捕集することが求められるが、本発明の分粒ユニットを用いた装置は種々の環境や場所で空気中粉塵の分粒に用いることができる。   The present invention relates to a rectilinear cyclone type sizing unit that is attached to the upstream side of a suction device and sizing dust in the air sucked by the suction device. The sizing unit of the present invention classifies the dust in the air sucked by the suction device. Various natural environments, such as smoke generated dust, dust generated at soil particles, factories, construction sites, etc., and the working environment include dust (air dust) also called particulate matter suspended in the air May be. Since these dusts may be harmful to the human body, it is required to measure their concentrations. In particular, since the harmfulness when inhaled by the human body varies greatly depending on the size of the particles, sizing and collecting to measure the dust concentration of a specific size (for example, inhalable dust) However, the apparatus using the sizing unit of the present invention can be used for sizing air dust in various environments and places.

本発明の分粒ユニットが取り付けられた分粒捕集装置は、空気を吸引して、分粒ユニット通過後のフィルタに、分粒ユニットにより分粒された所定の大きさの粉塵を捕集することができる。また、この分粒ユニットの分粒方式として、サイクロン方式を利用したものである。サイクロン方式は、分粒ユニット内に発生した旋回流の遠心力で大きな粒子は外側へ、小さな粒子は内側へ偏ることを利用して大小の粒子を分離する構造のものである。このサイクロン方式の構造として、本発明の分粒ユニットで発生するサイクロン方式の流出方向は、捕集粉塵(捕集ダスト)と清浄流体が同じ方向へ流出する直進型のものである。直進型サイクロン方式は、その分離を行うためのサイクロンを比較的小型の構造で達成することができる。   The sizing device to which the sizing unit of the present invention is attached sucks air, and collects dust of a predetermined size sized by the sizing unit in the filter after passing through the sizing unit. be able to. In addition, a cyclone method is used as a sizing method of this sizing unit. The cyclone system has a structure in which large and small particles are separated by utilizing the fact that large particles are biased outward and small particles are biased inward by the centrifugal force of the swirling flow generated in the sizing unit. As the structure of the cyclone system, the outflow direction of the cyclone system generated in the sizing unit of the present invention is a straight-ahead type in which the collected dust (collected dust) and the clean fluid flow out in the same direction. The rectilinear cyclone system can achieve a cyclone for performing the separation with a relatively small structure.

本発明は、分粒ユニットの構造に特徴を有するものである。本発明の分粒ユニットが取り付けられた分粒捕集装置は、空気を吸引したときにその空気中に浮遊していた粉塵をフィルタに捕集し、その吸引した空気量と捕集前後のフィルタ重量の変化から、粉塵濃度を求めるフィルタ秤量法に適している。このフィルタに到達する粉塵の大きさが選択的に所定の大きさのものとなるように分粒するために、分粒捕集装置には分粒ユニットが取り付けられる。また、分粒捕集装置が空気を吸引するにあたって、この分粒ユニットの構造を通ることで、旋回流の気流が発生し、この旋回流による遠心力と、後述する分粒ユニットの形状とにより優れた分粒効果を達成する。   The present invention is characterized by the structure of the sizing unit. The sizing and collecting device to which the sizing unit of the present invention is attached collects dust suspended in the air when the air is sucked into the filter, and the sucked air amount and the filter before and after the collecting. It is suitable for the filter weighing method for obtaining the dust concentration from the change in weight. A sizing unit is attached to the sizing / collecting device so that the size of the dust reaching the filter is selectively sized so as to have a predetermined size. In addition, when the sizing device sucks air, it passes through the structure of this sizing unit to generate a swirling airflow, and the centrifugal force generated by this swirling flow and the shape of the sizing unit described later Achieves excellent sizing effect.

本発明の分粒ユニットは、吸引装置により吸引され、旋回流として流入させた空気が流れる外筒を有している。この外筒に旋回流を流入させるために、空気を吸引する流入口と、その流入口から吸引した空気を旋回流とするガイドとを有する。まず、分粒ユニットには、サンプリング対象となる空気を流入させるための流入口が設けられている。また、吸引装置により吸引され、流入口から流入させた空気が分粒ユニットの外筒内で旋回流となるように、旋回流とするためのガイドが設けられている。この旋回流とするためのガイドは直進型のサイクロン方式等に採用されている種々の構造を採用することができる。また、その流入方向は、分粒ユニット本体の軸と垂直な方向から流入する接線流入式、分離器本体の軸と平行な方向から流入する軸流式いずれを用いても良く、外筒内に旋回流として流入させるものであればよい。   The sizing unit of the present invention has an outer cylinder through which air sucked by a suction device and introduced as a swirling flow flows. In order to allow the swirl flow to flow into the outer cylinder, an inlet that sucks air and a guide that uses the air sucked from the inlet as a swirl flow are provided. First, the sizing unit is provided with an inlet for allowing the air to be sampled to flow in. Further, a guide is provided for turning the air sucked by the suction device and introduced from the inlet into a swirling flow so that the air flows in the outer cylinder of the sizing unit. The guide for making this swirl flow can employ various structures employed in a straight-forward cyclone system or the like. The inflow direction may be either a tangential inflow type that flows in from a direction perpendicular to the axis of the sizing unit main body or an axial flow type that flows in from a direction parallel to the axis of the separator main body. What is necessary is just to be made to flow in as a swirl flow.

より具体的には、旋回流とするためのガイドとしては、例えば、外筒の壁に、その流入口に近い上部を中心に設けられたらせん状の溝を設けたり、接線流入式に多く採用されるような流入直後に旋回流に導くように外筒の壁沿いに外筒の軸に直行する複数の配管を設ける構造や、また旋回流が維持されやすいように外筒の軸中心に吸引装置方向の先端が円錐状であり筒状の柱状部を有する筒内ガイドを設ける構造などが挙げられる。これらの中でも、前記外筒の軸と垂直方向の配管による旋回流を外筒に流入させる流入ガイドを有するように、いわゆる接線流入式の原理を採用するものが好ましい。このような流入方式により旋回流を発生させる場合、分粒ユニット全体の大きさを小さくしやすく、また、本発明の分粒ユニットによる分粒にも適した構成となる。   More specifically, as a guide for making a swirl flow, for example, a spiral groove provided on the wall of the outer cylinder centering on the upper part close to the inlet, or a tangential inflow type is often used. A structure in which a plurality of pipes are provided along the wall of the outer cylinder so as to guide the swirling flow immediately after inflow, and suction is performed at the center of the outer cylinder so that the swirling flow is easily maintained. Examples include a structure in which an in-cylinder guide having a conical tip in the apparatus direction and a cylindrical columnar portion is provided. Among these, what employ | adopts the principle of what is called a tangential inflow type so that it may have an inflow guide which flows into the outer cylinder the swirling flow by the pipe | tube perpendicular to the axis | shaft of the said outer cylinder is preferable. When a swirling flow is generated by such an inflow method, the size of the entire sizing unit can be easily reduced, and the configuration is also suitable for sizing by the sizing unit of the present invention.

また、本発明の前記分粒ユニットは、円錐状先端部と円筒状の胴部を有する筒内ガイドを有し、前記筒内ガイドが前記内筒と同軸上に、かつ、前記円錐状先端部を流出方向に向かって設けられ、前記筒内ガイドと前記内筒の円錐台状部との間に隙間を生じるように配置されることが好ましい。一部前述したように、このような筒内ガイドを設けることで、分粒ユニットに吸い込まれ旋回流となった空気が、内筒の上部で旋回流が解消されにくくなり、外筒と内筒の間のダストポットまで大きな粒子が沈降されやすくなる。すなわち、このような筒内ガイドは、外筒内での旋回流の維持に大きく寄与するものであり、小型化され、大きな流量での運転に用いられる本発明の分粒ユニットのガイドとして適した構造のものである。   The sizing unit of the present invention has an in-cylinder guide having a conical tip and a cylindrical body, the in-cylinder guide is coaxial with the inner cylinder, and the conical tip. Is preferably provided in the outflow direction, and is disposed so as to create a gap between the in-cylinder guide and the truncated cone portion of the inner cylinder. As described above in part, by providing such an in-cylinder guide, the air that has been sucked into the sizing unit and turned into a swirling flow is less likely to be swirled at the upper part of the inner tube. Large particles are likely to settle to the dust pot in between. That is, such an in-cylinder guide greatly contributes to maintaining the swirling flow in the outer cylinder, and is suitable as a guide for the sizing unit of the present invention that is downsized and used for operation at a large flow rate. Of structure.

本発明の分粒ユニットは、吸引装置により吸引され、旋回流として流入させた空気が流れる外筒と、前記外筒の内部に、前記外筒と同軸上に設けられ、分粒ユニットの外筒内に流入させた空気が吸引装置に流れるように両端が開放された内筒とを有する。この、外筒と内筒との隙間を旋回流により外側に集まった大粒径の粒子が通過し、外筒の流出方向にあたる底部であり、内筒との隙間となる部分に沈降し貯留される。この大粒径の粒子が貯留される部分は、捕捉部(ダストポット)ともよばれる。外筒内で旋回流として吸引された空気中の大きな粒子は外筒の内壁に近い方向である外側へ、小さな粒子は内側へ偏るように分離される。この大きな粒子は、外筒の内壁に沿うようにダストポットへ沈降する。一方、小さな粒子と空気とが混合されたもの(大きな粒子が除かれた状態のため、清浄空気と呼ぶ場合がある)は、外筒の内部に外筒と同軸上に設けられた両端が開放された内筒を通過して吸引装置方向へと流出する。   The sizing unit of the present invention is provided with an outer cylinder in which air sucked by a suction device and flowing in as a swirling flow flows, and is provided inside the outer cylinder and coaxially with the outer cylinder, and the outer cylinder of the sizing unit And an inner cylinder that is open at both ends so that air that has flowed into the suction apparatus flows into the suction device. The large-diameter particles gathered to the outside by the swirl flow pass through the gap between the outer cylinder and the inner cylinder, and are settled and stored in the bottom portion corresponding to the outflow direction of the outer cylinder and forming a gap with the inner cylinder. The The portion where the large particle size is stored is also called a capturing portion (dust pot). Large particles in the air sucked as a swirling flow in the outer cylinder are separated so as to be biased to the outside in a direction close to the inner wall of the outer cylinder, and small particles are biased to the inside. The large particles settle into the dust pot along the inner wall of the outer cylinder. On the other hand, in a mixture of small particles and air (sometimes called clean air because large particles are removed), both ends provided coaxially with the outer cylinder inside the outer cylinder are open. It passes through the inner cylinder and flows out toward the suction device.

本発明の分粒ユニットにおいて、前記内筒は、前記外筒の流出方向に向かった返し板を有する円錐台状部を前記内筒の流入側に有する内筒である。この内筒の流入側(上部)に設けられた、外筒の流出方向(底部)に向かった返し板を有する円錐台状部によって、小粒径の粉塵を含む清浄流体が選択的に内筒を通過し、吸引装置側に流出する。内筒の流入方向に、返し板を有する円錐台状部を設けるにあたり、まず、分粒ユニット内での粉塵の流れは以下のようになる。まず、旋回流として吸引された空気中の粉塵は、その大きさによって、大粒径の粒子は外筒と内筒の隙間のダストスポットに貯留し、小粒径の粒子は内筒を通過して、分粒ユニットから流出する。このとき、ダストポットに入った粒子は分粒捕集装置を運転中、ダストポット側へ流れ込み続ける旋回流の気流によって旋回流が一部解消されながら内筒側に流れ込む上昇気流が生じ、この上昇気流により大粒径の粒子の一部が内筒を通過して分粒ユニットから流出してしまう問題が生じる。本発明は、ここで、内筒の上部に、ダストポット方向に対して返し板を有する円錐台状部を設けることで、上昇気流による大粒子の流出を著しく防止する効果があることを見出したことに基づくものである。これは、内筒の上部に設けられた円錐台状部と、さらにその円錐台状部に設けられるダストポット方向(外筒底部方向)に向かった返し板によって、ダストポット方向に沈降する流れが生じ、ダストポットに貯留される程度の大きさの粒子が、この沈降する流れの影響を大きく受けることから選択的に沈降することによるものと考えられる。このように、大きな粒子はダストポットに沈降されることで、小粒径の粉塵が、より選択的に内筒を通過し、適宜、分粒ユニットの下流側に設けられたフィルタに捕集される。   In the sizing unit of the present invention, the inner cylinder is an inner cylinder having a frustoconical portion having a return plate facing the outflow direction of the outer cylinder on the inflow side of the inner cylinder. A clean fluid containing dust of a small particle size is selectively supplied to the inner cylinder by a truncated cone-shaped part provided on the inflow side (upper part) of the inner cylinder and having a return plate facing the outflow direction (bottom part) of the outer cylinder. And flows out to the suction device side. In providing the truncated cone portion having the return plate in the inflow direction of the inner cylinder, first, the flow of dust in the sizing unit is as follows. First, depending on the size of the dust in the air sucked as a swirling flow, large particles are stored in dust spots in the gap between the outer cylinder and the inner cylinder, and small particles pass through the inner cylinder. Out of the sizing unit. At this time, the particles entering the dust pot generate an ascending airflow that flows into the inner cylinder side while the swirling airflow is partially eliminated by the swirling airflow that continues to flow into the dustpot side during operation of the sizing and collecting device. There arises a problem that a part of large-diameter particles pass through the inner cylinder and flow out of the sizing unit due to the air flow. Here, the present invention has found that by providing a truncated cone portion having a return plate with respect to the dust pot direction at the upper part of the inner cylinder, there is an effect of remarkably preventing the outflow of large particles due to the rising airflow. It is based on. This is because the flow that sinks in the dust pot direction is caused by the frustoconical portion provided at the upper part of the inner cylinder and the return plate that is further provided in the frustoconical part in the direction of the dust pot (outer cylinder bottom direction). It is considered that the particles having a size that is generated and stored in the dust pot are preferentially settled because they are greatly affected by the sinking flow. In this way, when the large particles settle in the dust pot, the small particle size dust passes through the inner cylinder more selectively and is appropriately collected by the filter provided on the downstream side of the sizing unit. The

本発明の分粒ユニットにおいて、前記返し板が、円錐台状部の流入方向端を起点として流出方向端までの幅が5mm以上15mm以下であることが好ましい。この返し板は、円錐台状部の上端にあたる流入方向端から、下方向にあたる流出方向端までに一定の幅を持つことで、返し板と逆円錐上部との間に下向き(外筒底部である流出側向き)に凹部が生じる。すなわち、返し板の幅により、ダストポット側へ沈降させる流れを生じさせるための溝部の深さ等を調整することができる。なお、このように返し板の幅を調整することで、返し板と円錐台状部との間に生じる溝部の深さは2mm以上であることが好ましい。また、好ましい返し板の幅との関係から溝の深さは12mm以下とすることが好ましい。この溝部は、返し板の流出方向端から、溝部までの距離で求められる。この凹部に外筒底部からの上昇気流があたると下降気流が生じ、この下降気流の影響や凹部への衝突により大粒径の粒子は再度ダストポット側に沈降する。このとき、返し板の幅が大きくなるにつれ凹部の溝部が深くなる。この返し板の幅が大きすぎると、分粒ユニット内の旋回流が内筒と外筒の間を通過しにくくなり、内筒の上部で旋回流が解消され、ダストポットに沈降すべき大きな粒子が外筒壁部側に集まらず、そのまま内筒を通過してしまう場合がある。一方、返し板の幅が小さすぎる場合、ダストポット方向に大きな粒子を沈降させる力が生じにくくなる場合がある。このような観点から、返し板の幅は、上述したような範囲であることが好ましい。   In the sizing unit of the present invention, it is preferable that the return plate has a width from 5 mm to 15 mm starting from the inflow direction end of the truncated cone portion and extending to the outflow direction end. This return plate has a certain width from the inflow direction end corresponding to the upper end of the truncated cone portion to the outflow direction end corresponding to the lower direction, so that the return plate faces downward between the return plate and the inverted conical top (the bottom of the outer cylinder). A recess is formed on the outflow side. In other words, the depth of the groove for generating a flow that sinks toward the dust pot can be adjusted by the width of the return plate. In addition, it is preferable that the depth of the groove part produced between a return plate and a truncated cone-shaped part is 2 mm or more by adjusting the width | variety of a return plate in this way. Moreover, it is preferable that the depth of a groove | channel shall be 12 mm or less from relationship with the width | variety of a preferable return plate. This groove part is calculated | required by the distance from the outflow direction end of a return plate to a groove part. When an upward air flow from the bottom of the outer cylinder hits the concave portion, a downward air flow is generated. Due to the influence of the downward air flow and the collision with the concave portion, the particles having a large particle size settle again on the dust pot side. At this time, the groove portion of the recess becomes deeper as the width of the return plate increases. If the width of the return plate is too large, the swirling flow in the sizing unit does not easily pass between the inner cylinder and the outer cylinder, the swirling flow is eliminated at the upper part of the inner cylinder, and large particles that should settle in the dust pot. May not gather on the outer cylinder wall side and pass through the inner cylinder as it is. On the other hand, when the width | variety of a return plate is too small, it may become difficult to produce the force which makes a big particle settle in a dust pot direction. From such a viewpoint, the width of the return plate is preferably in the range as described above.

本発明は、前述した分粒ユニットを、吸引装置の吸引口にフィルタを介して取り付けたことを特徴とする分粒捕集装置とすることができる。この分粒ユニットが、吸引装置に取り付けられ吸引装置により吸引された空気を分粒する。この分粒ユニットが取り付けられる対象となる吸引装置としては、例えば、空気を吸引するためのエアポンプを有するものを用いることができ、適宜、吸引流量や吸引時間、総合の吸引量等を設定したり、測定する機能を有するような吸引装置を用いることができる。また、分粒捕集装置として使用する際は、一般的に吸引装置の上流側にあたる吸引口の直前にフィルタを取り付けてフィルタに分粒された小粒径の粒子を捕集するように使用する。フィルタとしては、測定しようとする対象の気中粉塵を捕集するための、規格に適合したフィルタ等を使用する。これらの吸引装置の例としては、従来のインパクター式の分粒装置の吸引装置などが挙げられる。より具体的には、吸引機能を有する装置としてハイボリウムエアサンプラ―(柴田科学製)などが挙げられる。また、フィルタとしては、吸湿性がなく、環境中の粒子濃度測定に汎用されるフッ素樹脂(たとえばテフロン(登録商標))バインダ付ガラス繊維フィルタ等が挙げられる。   The present invention can provide a sizing apparatus characterized in that the above-described sizing unit is attached to a suction port of a suction device via a filter. This sizing unit is attached to the suction device and sizing the air sucked by the suction device. As a suction device to which this sizing unit is attached, for example, a device having an air pump for sucking air can be used, and a suction flow rate, a suction time, a total suction amount, etc. can be set as appropriate. A suction device having a function of measuring can be used. In addition, when used as a sizing / collecting device, a filter is generally attached just before the suction port on the upstream side of the suction device, and used to collect particles having a small particle size that are sized by the filter. . As the filter, a filter conforming to a standard for collecting the atmospheric dust to be measured is used. Examples of these suction devices include a suction device of a conventional impactor type sizing device. More specifically, a high volume air sampler (manufactured by Shibata Kagaku) may be mentioned as a device having a suction function. Moreover, as a filter, the glass fiber filter with a fluororesin (for example, Teflon (trademark)) binder which has no hygroscopic property and is generally used for the measurement of particle concentration in the environment can be used.

本発明の捕集分粒装置は、その分粒ユニットとして、前述した構成の分粒ユニットを採用したものである。この分粒ユニットによれば、分粒ユニットやその内部構造の具体的な位置や、それらの大きさ、分粒しようとする粒子径によっても異なるが200L/min〜1500L/minといった吸引流量が大きい条件でも、優れた分粒精度(分離精度)とすることができる。このような吸引流量とすることができるため、短時間で、十分量のサンプリングを行うことができる。分粒ユニットの構造に適した吸引流量の範囲から外れたとき、分粒精度が低下する場合がある。特に大きい流量により運転しようとする場合、外筒および内筒の直径を大きくし大きい遠心力がかかりやすいものとすることが好ましい。   The collection and sizing apparatus of the present invention employs the sizing unit having the above-described configuration as the sizing unit. According to this sizing unit, the suction flow rate of 200 L / min to 1500 L / min is large although it varies depending on the specific position of the sizing unit and its internal structure, their size, and the particle size to be sized. Even under conditions, excellent sizing accuracy (separation accuracy) can be achieved. Since such a suction flow rate can be obtained, a sufficient amount of sampling can be performed in a short time. When the suction flow rate is outside the range suitable for the structure of the sizing unit, the sizing accuracy may be lowered. In particular, when operating with a large flow rate, it is preferable to increase the diameter of the outer cylinder and the inner cylinder so that a large centrifugal force is easily applied.

分粒する粒径の大きさは、一部前述したように分粒ユニットの具体的な位置や、それらの大きさ等により適宜変わる。例えば、分離精度を大きい粒子側に設定したい場合、外筒の大きさ(特にその直径)を大きくし、筒内ガイドもその大きさ(特にその直径)を大きくし、両者の隙間や円錐状先端部と外筒の隙間は大きく変更しない構造とする。または、吸引流量を減少することで、例えば500L/minから400L/minにすることで、50%分離径を2μmから2.5μmのように、大きい粒子側に調整することができる。一方、分離精度をより小さい粒子側に設定したい場合、外筒および内筒の軸にあたる中心線から筒内ガイドや内筒、外筒の表面までの距離(半径)を短くした構造とすることで、より小さい粒子に50%分離径を調整することができる。なお、極端に吸引流量を低くすると旋回流が弱くなりサイクロンとして、本来の分離をしなくなる場合があるため、基本的には分粒ユニットの各構成要件の大きさによる調整を行うことが好ましい。   The size of the particle size to be sized varies depending on the specific position of the sizing unit, the size thereof, etc., as described above in part. For example, if you want to set the separation accuracy on the larger particle side, increase the size of the outer cylinder (especially its diameter), and increase the size of the in-cylinder guide (especially its diameter). The gap between the part and the outer cylinder is not greatly changed. Alternatively, by reducing the suction flow rate, for example, from 50 L / min to 400 L / min, the 50% separation diameter can be adjusted to the larger particle side, such as 2 μm to 2.5 μm. On the other hand, when setting the separation accuracy to the smaller particle side, the distance (radius) from the center line corresponding to the axis of the outer cylinder and the inner cylinder to the guide of the cylinder, the inner cylinder, and the outer cylinder is shortened. , 50% separation diameter can be adjusted to smaller particles. Note that if the suction flow rate is extremely lowered, the swirling flow becomes weak and the cyclone may not be separated as a cyclone. Therefore, it is basically preferable to perform adjustment according to the size of each component of the sizing unit.

本発明は、分粒捕集装置により分粒して捕集された吸入性の気中粉塵を測定することで気中粉塵濃度を測定する方法とすることができる。本発明の分粒捕集装置を用いて分粒捕集される気中粉塵は、分粒ユニットを通過する気中粉塵の特定の大きさで分粒捕集される。この特定の大きさで分粒捕集されることで、特定の粒度分布の分離曲線を有するものとすることができる。すなわち、本発明の分粒捕集装置を用いて、分粒捕集することで、特定の大きさの気中粉塵のみをサンプリングすることができる。このサンプリングの特性を利用し、例えば、吸入性の気中粉塵を選択的に通過させるように設計し、前述したフィルタを取り付けたフィルタ秤量式の測定を行い所定のサンプリング空気量により換算することで、気中粉塵濃度の測定方法とすることができる。本発明の分有捕集装置は、前述したように、比較的高い吸引流量でも十分な分離精度を有する。このため、気中粉塵濃度の測定方法に採用したとき、短時間で気中粉塵濃度を測定することができるという利点を有する。   This invention can be set as the method of measuring the air dust density | concentration by measuring the inhalable air dust collected by the particle size collection device. The airborne dust that is sized and collected using the sizing device of the present invention is sized and collected at a specific size of the airborne dust that passes through the sizing unit. By being sized and collected at this specific size, a separation curve having a specific particle size distribution can be obtained. That is, it is possible to sample only air dust having a specific size by collecting the particles using the particle collection device of the present invention. Using this sampling characteristic, for example, it is designed to selectively pass inhalable airborne dust, measure the filter weighing type with the above filter attached, and convert it by a predetermined sampling air amount. It can be a method for measuring the concentration of airborne dust. As described above, the divided collection device of the present invention has sufficient separation accuracy even at a relatively high suction flow rate. For this reason, when it employ | adopts as the measuring method of an air dust density | concentration, it has the advantage that an air dust density | concentration can be measured in a short time.

本発明の直進型サイクロン式の分粒ユニットによれば、サイクロン方式を採用しているものの小型で達成でき、かつ、高い流量で吸引しても十分な分離性能を有する分粒捕集装置を得ることができる。   According to the rectilinear cyclone type sizing unit of the present invention, although a cyclone method is adopted, a sizing apparatus that can be achieved in a small size and has sufficient separation performance even when sucked at a high flow rate is obtained. be able to.

本発明の分粒捕集装置の概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic of the particle size collection apparatus of this invention. 本発明の分粒捕集装置の分粒ユニットの概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic of the sizing unit of the sizing apparatus of this invention. 本発明の分粒捕集装置の分粒ユニットの部分拡大図を示す図である。It is a figure which shows the elements on larger scale of the sizing unit of the sizing apparatus of this invention. 本発明の分粒ユニットにおいて旋回流とするためのガイドの構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the guide for setting it as a swirl | vortex flow in the sizing unit of this invention. 本発明の分粒捕集装置を用いて分粒された粒子径を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the particle diameter divided using the particle size collection device of the present invention. 本発明の分粒捕集装置を用いて分粒された粒子径と、PM2.5の理想分離曲線との比較を行った図である。It is the figure which performed the comparison with the particle diameter divided using the particle size collection apparatus of this invention, and the ideal separation curve of PM2.5. 大気中のPM2.5濃度を、本発明の分粒捕集装置を用いて測定した結果と、従来法により測定した結果とを比較した図である。It is the figure which compared the result of having measured the PM2.5 density | concentration in air | atmosphere using the particle size collection apparatus of this invention, and the result measured by the conventional method.

本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。   The embodiment of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention has the following contents unless the gist thereof is changed. It is not limited to.

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の分粒捕集装置の概略を示す一部切欠正面図である。図2は、図1に示す分粒捕集装置の分粒ユニットの拡大図である。図3は、図2で示す分粒ユニットについて、内筒、外筒及び筒内ガイドの構造についてより詳しく説明するための部分拡大図である。図4は、図1に示す分粒捕集装置の分粒ユニットを左側面から観察した流入口とガイドの構成の一例を示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway front view showing an outline of the particle collection device of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the sizing unit of the sizing and collecting apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a partial enlarged view for explaining in more detail the structures of the inner cylinder, the outer cylinder, and the in-cylinder guide in the sizing unit shown in FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the inlet and the guide when the sizing unit of the sizing and collecting apparatus shown in FIG. 1 is observed from the left side.

これらの図1〜4に基づき、分粒ユニットおよび分粒捕集装置についてより詳述する。図1に示す分離捕集装置100は、分粒捕集装置100の吸引装置20の手前に設けられたフィルタ8の前に分粒ユニット10が取り付けられている。分粒ユニット10は、吸引装置20により吸引された空気が流入する流入口1と、流入口1から流入させた空気を旋回流とする流入ガイド2a(図4参照)および筒内ガイド2bと、旋回流として吸引された空気が流れる外筒3を有している。さらに、前記外筒3と同軸上に設けられ、分粒ユニット10内に吸引された空気が吸引装置20に流れるように両端が開放された内筒4を有している。ここで、外筒3の底部31と、外筒3と内筒4の隙間d3とによって形成された空間はダストポット7(図2、3参照)となる。外筒3と返し板6との隙間d2(図3参照)を大粒径の粒子は通過し、ダストポット7(図2、3参照)に貯留される。前記内筒4の流入方向にあたる上部には、外筒の流出方向(底部方向)に向かった返し板6を有する円錐台状部5が設けられており、小粒径の粒子を含む清浄流体は選択的に内筒4を通過し吸引装置20側に流れ、清浄流体中の小粒径の粒子はフィルタ8に捕集される。   Based on these FIGS. 1 to 4, the sizing unit and the sizing collector will be described in more detail. In the separation / collection device 100 shown in FIG. 1, the sizing unit 10 is attached in front of the filter 8 provided in front of the suction device 20 of the sizing / collecting device 100. The sizing unit 10 includes an inlet 1 into which air sucked by the suction device 20 flows, an inflow guide 2a (see FIG. 4) and an in-cylinder guide 2b in which the air that has flowed in from the inlet 1 is swirled. It has an outer cylinder 3 through which air sucked as a swirling flow flows. Furthermore, it has the inner cylinder 4 which is provided coaxially with the outer cylinder 3 and whose both ends are opened so that the air sucked into the sizing unit 10 flows into the suction device 20. Here, a space formed by the bottom 31 of the outer cylinder 3 and the gap d3 between the outer cylinder 3 and the inner cylinder 4 becomes a dust pot 7 (see FIGS. 2 and 3). The large-diameter particles pass through the gap d2 (see FIG. 3) between the outer cylinder 3 and the return plate 6 and are stored in the dust pot 7 (see FIGS. 2 and 3). A frustoconical part 5 having a return plate 6 facing the outflow direction (bottom part direction) of the outer cylinder is provided in the upper part corresponding to the inflow direction of the inner cylinder 4. The particles are selectively passed through the inner cylinder 4 and flow toward the suction device 20, and small particles in the clean fluid are collected by the filter 8.

吸引装置20は、吸引流量を制御可能な吸引装置であり、吸引する流量の制御を行うための制御部や、吸引流量の管理を行うためのモニター等が設けられたものである。この吸引装置20が吸引する空気中に含まれる粉塵は、吸引装置20の手前に設けられるフィルタ8に捕集される。このフィルタ8に捕集される粉塵の粒径分布を制御するために、フィルタの上流側には、分粒ユニット10が取り付けられる。   The suction device 20 is a suction device that can control the suction flow rate, and is provided with a control unit for controlling the suction flow rate, a monitor for managing the suction flow rate, and the like. Dust contained in the air sucked by the suction device 20 is collected by the filter 8 provided in front of the suction device 20. In order to control the particle size distribution of the dust collected by the filter 8, a sizing unit 10 is attached on the upstream side of the filter.

分粒ユニット10は、特定の粒子サイズより大きい粉塵をダストポットに貯留し、特定の粒子サイズより小さい粉塵を通過させる構造により分粒するものである。この分粒を行うために本発明の分粒ユニットは、直進型のサイクロン方式を採用する。直進型のサイクロン方式は、小型化しやすい構造のため、分粒捕集装置全体の小型化に資する。また、直進型のサイクロン方式は、分粒ユニットの構造により達成されるため、従来の吸引装置に取り付けることができる。   The sizing unit 10 is configured to store dust larger than a specific particle size in a dust pot and to classify the dust by a structure that allows dust smaller than the specific particle size to pass through. In order to perform this sizing, the sizing unit of the present invention adopts a straight-forward cyclone system. The rectilinear cyclone system contributes to the miniaturization of the entire sizing / collecting device because it is easy to miniaturize. Further, since the straight traveling type cyclone system is achieved by the structure of the sizing unit, it can be attached to a conventional suction device.

この分粒を行うための旋回流を発生させる具体的な方法の一例を、図2〜4を中心に説明する。まず、分粒ユニット10は、空気を吸引する流入口1を有し、この流入口1から吸引した空気を旋回流とするためのガイドが設けられている。この流入口とガイドの構造は、図4に示すような構造が挙げられ、円形の4つの流入口と、流入させた空気が旋回流として、分粒ユニットの外筒3を流れるように流入直後に設けられる流入ガイド2aや、外筒内での旋回流を安定させる筒内ガイド2bのような構成とする。この流入ガイド2aは、流入口から流入させた空気が、図4に矢印で表す左回りの旋回となるような方向に誘導される配管となっている。   An example of a specific method for generating a swirling flow for performing this sizing will be described with reference to FIGS. First, the sizing unit 10 has an inlet 1 for sucking air, and a guide for turning the air sucked from the inlet 1 into a swirling flow is provided. The structure of the inflow port and the guide is as shown in FIG. 4. Immediately after the inflow, the circular inflow port and the inflowed air flow as a swirl flow through the outer cylinder 3 of the sizing unit. The inflow guide 2a provided in the cylinder and the in-cylinder guide 2b for stabilizing the swirling flow in the outer cylinder are used. The inflow guide 2a is a pipe that is guided in such a direction that the air introduced from the inflow port turns counterclockwise as indicated by an arrow in FIG.

この4つの流入口1に、それぞれ設けられた流入ガイド2aにより旋回流として吸引された空気は、外筒3内を流れるが、このとき外筒の周沿いに旋回流が維持されやすいように、外筒の同軸上の中央付近に、筒内ガイド2bが設けられている。この筒内ガイド2bにより、内筒4の上部で旋回流が解消されにくくなり、大きな粒子がダストポット7に沈降されやすくなる。前記筒内ガイド2bと内筒4の円錐台状部5との間に隙間が生じるように配置されており、筒内ガイド2bはその高さを調節することで内筒4との間に生じる隙間を調節することができるように、筒内ガイド高さ調節機構2cにネジを差し込み筒内ガイド2bの位置を固定することでその高さを調節することができる。   The air sucked as the swirl flow by the inflow guides 2a respectively provided at the four inlets 1 flows in the outer cylinder 3, but at this time, the swirl flow is easily maintained along the circumference of the outer cylinder. An in-cylinder guide 2b is provided near the center of the outer cylinder on the same axis. This in-cylinder guide 2 b makes it difficult for the swirling flow to be eliminated at the upper part of the inner cylinder 4, and makes it easier for large particles to settle in the dust pot 7. It arrange | positions so that a clearance gap may arise between the said cylinder guide 2b and the truncated cone-shaped part 5 of the inner cylinder 4, and the cylinder guide 2b arises between the inner cylinders 4 by adjusting the height. The height can be adjusted by inserting a screw into the in-cylinder guide height adjusting mechanism 2c and fixing the position of the in-cylinder guide 2b so that the gap can be adjusted.

図3は、分粒ユニット10の部分拡大図である。一部上述したが、図3に示すようにこの実施形態における分粒ユニット10は、返し板6を有する円錐台状部5を設けた内筒4を特徴とし、外筒3や、筒内ガイド2bとの間に生じる隙間を、大きな粒子や清浄粒子が通過する。返し板6は、返し板6の流入方向端62から流出方向端63までの幅L1を有する板である。また、返し板6と円錐台状部5との間に溝部61が生じる。この溝部は、深さL2を設計時の指標とすることができる。   FIG. 3 is a partially enlarged view of the sizing unit 10. Although partly described above, as shown in FIG. 3, the sizing unit 10 in this embodiment is characterized by the inner cylinder 4 provided with the truncated cone portion 5 having the return plate 6, and the outer cylinder 3 and the in-cylinder guide. Large particles and clean particles pass through the gap formed between 2b. The return plate 6 is a plate having a width L1 from the inflow direction end 62 to the outflow direction end 63 of the return plate 6. A groove 61 is formed between the return plate 6 and the truncated cone portion 5. The groove portion can use the depth L2 as an index at the time of design.

流入ガイド2aや筒内ガイド2bにより旋回流として吸引された空気が流れる外筒3において、旋回流により大きな粒子は外側に、小さな粒子や清浄な空気は内側にそれぞれ分離される。この分離により、大きな粒子は、内筒の返し板6と外筒3との隙間d2を通過し、ダストポット7に貯留される。また、前記外筒3と同軸上に設けられ、分粒ユニット10内に吸引された空気が分粒捕集装置100の吸引装置20やフィルタ8側に流れるように両端が開放された内筒4が設けられており、内筒4の上端にあたる返し板6の流入方向端62と筒内ガイド2bとの最短距離である隙間d1を通過して清浄流体は吸引装置(およびフィルタ)側に流れる。   In the outer cylinder 3 through which air sucked as a swirling flow by the inflow guide 2a and the in-cylinder guide 2b flows, large particles are separated to the outside and small particles and clean air are separated to the inside by the swirling flow. Due to this separation, large particles pass through the gap d2 between the return plate 6 of the inner cylinder and the outer cylinder 3, and are stored in the dust pot 7. Further, the inner cylinder 4 provided coaxially with the outer cylinder 3 and open at both ends so that the air sucked into the sizing unit 10 flows to the suction device 20 and the filter 8 side of the sizing collector 100. The cleaning fluid flows to the suction device (and filter) side through a gap d1 that is the shortest distance between the inflow direction end 62 of the return plate 6 corresponding to the upper end of the inner cylinder 4 and the in-cylinder guide 2b.

ここで、旋回流により分離され、ダストポット7に貯留されるように捕捉された大粒径の粒子も、連続して吸引し続けているとき底部からの上昇気流によって、一部、内筒を通過し流出してしまう場合があり、この大粒径の粒子の通過は分粒ユニットの分離精度低下の原因となる。この大粒径の粒子の流出を防止するために、本発明の分粒ユニット10の内筒4の流入方向にあたる上部に、外筒3の流出方向(底部31(ダストポット7)方向)に向かった返し板6を有する円錐台状部5が設けられる。これにより、大粒径の粉塵は、返し板6により内筒4を通過して流出方向に流出しにくくなり、小粒径の粉塵が選択的に内筒4を通過するため優れた分粒効果を示す。このように、隙間d2や隙間d1、返し板6の幅L1、溝部61の深さL2の設計によっても、分粒ユニット内での旋回流の維持やダストポットからの大粒径の粒子の流出防止は影響を受け、これらの設計を調節することで分粒ユニットの分離効率や分離精度を調整することができる。単位時間当たりの吸引流量を高く設定することができれば、短時間で大量の空気をサンプリングすることができるため、気中粉塵濃度の測定を短時間で行うことができる。   Here, the large-diameter particles separated by the swirling flow and trapped so as to be stored in the dust pot 7 are partially sucked by the rising airflow from the bottom part while continuously sucking. In some cases, the particles may pass through and flow out, and the passage of the large-diameter particles causes a reduction in the separation accuracy of the sizing unit. In order to prevent the outflow of the large-diameter particles, the upper part corresponding to the inflow direction of the inner cylinder 4 of the sizing unit 10 of the present invention is directed to the outflow direction of the outer cylinder 3 (the direction of the bottom 31 (dust pot 7)). A frustoconical part 5 having a return plate 6 is provided. As a result, the large particle size dust is less likely to flow out in the outflow direction through the inner plate 4 by the return plate 6, and the small particle size dust selectively passes through the inner tube 4 so that an excellent sizing effect is achieved. Indicates. As described above, the design of the gap d2, the gap d1, the width L1 of the return plate 6, and the depth L2 of the groove 61 also maintains the swirl flow in the sizing unit and the outflow of large-sized particles from the dust pot. Prevention is affected, and by adjusting these designs, the separation efficiency and separation accuracy of the sizing unit can be adjusted. If the suction flow rate per unit time can be set high, a large amount of air can be sampled in a short time, so that the air dust concentration can be measured in a short time.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is changed.

[装置構成]
・分粒ユニット(1)
図1〜4に示す構造の分粒ユニット(1)を用いて、分粒捕集装置を製造し、これにより分粒捕集を行った。このとき製造した分粒ユニット(1)の主な構成を以下に示す。外筒3の直径を90mm、高さを74mmとした。また、内筒4の筒状部の直径を60mm高さを25mmとし、内筒上部に設けられる円錐台状部は高さ30mm最大直径が80mmとし、この円錐台状部の最大直径側の端部に幅10mmの返し板を設けた。これにより、円錐台状部と返し板との溝部が外筒底部(ダストポット)方向に向かう形状となっている。さらに、4つの流入口にそれぞれ、流入後直ちに、流入口が設けられた蓋を正面視したとき左回りの旋回流となるような配管上の流入ガイドを設け、さらに筒内ガイドとしても機能する蓋を、外筒に取り付け、分粒ユニットを構成した。この分粒ユニット(1)は、筒内ガイド2bと円錐台状部5との隙間d1が10mmであり、返し板6と外筒3の隙間d2が5mmであり、返し板6の幅L1が10mmであり、返し板6と円錐台状部5との間に生じる溝部61の深さL2が3mmとした。なお、この分粒ユニットは、400〜600L/minの吸引流量で運転したとき、特に優れた分離精度を示す。
・分粒ユニット(2)
前記分粒ユニット(1)の、返し板を除いた構造のものを製造し、分粒捕集を行った。(参考文献:非特許文献1)
・吸引装置
柴田科学株式会社製「ハイボリウムエアサンプラ− HV−500F型」を用いた。この装置に取り付けられた従来の分粒ユニット部分を取り外し、前述の分粒ユニット(1)または(2)を取り付けた。
・フィルタ
東京ダイレック株式会社製「T60A20」(110mm系のテフロン(登録商標)バインダガラス繊維フィルタ。)
[Device configuration]
・ Sizing unit (1)
A sizing / collecting device was manufactured using the sizing unit (1) having the structure shown in FIGS. The main structure of the sizing unit (1) manufactured at this time is shown below. The outer cylinder 3 had a diameter of 90 mm and a height of 74 mm. Further, the diameter of the cylindrical part of the inner cylinder 4 is 60 mm, the height is 25 mm, the truncated cone part provided at the upper part of the inner cylinder is 30 mm in height, and the maximum diameter is 80 mm. A return plate having a width of 10 mm was provided at the part. Thereby, the groove part of a truncated cone-shaped part and a return plate becomes the shape which goes to an outer cylinder bottom part (dust pot) direction. In addition, each of the four inlets is provided with an inflow guide on the pipe that immediately turns into a counterclockwise swirling flow when the lid provided with the inlet is viewed from the front, and further functions as an in-cylinder guide. A lid was attached to the outer cylinder to constitute a sizing unit. In this sizing unit (1), the gap d1 between the in-cylinder guide 2b and the truncated cone portion 5 is 10 mm, the gap d2 between the return plate 6 and the outer cylinder 3 is 5 mm, and the width L1 of the return plate 6 is The depth L2 of the groove 61 formed between the return plate 6 and the truncated cone portion 5 was 3 mm. This sizing unit exhibits particularly excellent separation accuracy when operated at a suction flow rate of 400 to 600 L / min.
・ Sizing unit (2)
The sizing unit (1) having a structure excluding the return plate was produced, and sizing was performed. (Reference: Non-Patent Document 1)
-Suction device "High volume air sampler-HV-500F type" manufactured by Shibata Kagaku Co., Ltd. was used. The conventional sizing unit portion attached to this apparatus was removed, and the sizing unit (1) or (2) described above was attached.
Filter “T60A20” manufactured by Tokyo Dailek Co., Ltd. (110 mm type Teflon (registered trademark) binder glass fiber filter)

[実施例1、比較例1]
汚染モデル気体を用いて、本発明に用いられる分粒ユニット(1)を用いた実施例1と、返し板を持たない分粒ユニット(2)を用いた比較例1の試験を以下のように行った。コピー機用トナー粉体を流動層式粉じん発生装置を用いて粉じんチャンバー内に発塵させた粒子を含む気体(汚染モデル気体)を、本発明の分粒ユニットの前後で測定し、分離効率を測定した。吸引装置の運転条件として、吸引流量は500L/minに設定した。
なお、分離効率の測定にあたっては、分粒ユニット前のサンプルは、流入口前にサンプル口を設けサンプルを抽出して、粒径別の濃度を測定した。また、分粒ユニット後のサンプルは、内筒からフィルタまでの間に十分な長さのサンプリング口を有する配管を設け、サンプリング口からサンプルを抽出して、粒径別の濃度を測定した。この粒径別の濃度の測定は、電子式低圧インパクタ(DEKATI社「ELPI」)を用いて測定した。
実施例1および比較例1の分離効率の測定結果を、横軸を対数目盛で表し図5に示す。
図5から明らかなように、返し板を設けた本発明の分粒ユニット(1)は、分粒ユニット(2)よりもシャープな分離精度を有しており、特に粒子径3μm以上において優れた分離効率を示すものとなった。
[Example 1, Comparative Example 1]
Tests of Example 1 using the sizing unit (1) used in the present invention and the Comparative Example 1 using the sizing unit (2) having no return plate using the contamination model gas are as follows. went. The gas (contamination model gas) containing particles produced by coagulating toner powder in a dust chamber using a fluidized bed type dust generator is measured before and after the sizing unit of the present invention to improve the separation efficiency. It was measured. As an operating condition of the suction device, the suction flow rate was set to 500 L / min.
In measuring the separation efficiency, the sample before the sizing unit was provided with a sample port before the inlet and the sample was extracted to measure the concentration for each particle size. Further, the sample after the sizing unit was provided with a pipe having a sufficiently long sampling port between the inner cylinder and the filter, and the sample was extracted from the sampling port, and the concentration for each particle size was measured. The concentration for each particle size was measured using an electronic low-pressure impactor (DEKATI "ELPI").
The measurement results of the separation efficiency of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG.
As is clear from FIG. 5, the sizing unit (1) of the present invention provided with the return plate has a sharper separation accuracy than the sizing unit (2), and is particularly excellent when the particle size is 3 μm or more. The separation efficiency was shown.

[実施例2]
分粒ユニット(1)のより詳しい分級特性を調べるために、以下の計7種(粒子径が約1、2、2.5、3、4、5、7の7種)の標準ラテックス粒子を用いて試験を行った。
・標準ラテックス粒子
JSRライフサイエンス株式会社社製“STANDEX”:1.005μm(±0.021μm)、2.005μm(±0.021μm)
JSRライフサイエンス株式会社製“DYNOSHERES”:3.21μm(±0.072μm)、5.125μm(±0.115μm)、7.123μm(±0.16μm)
サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社社製“Duke”:2.504μm(±0.027μm)、4.000μm(±0.027μm)
[Example 2]
In order to investigate more detailed classification characteristics of the sizing unit (1), the following 7 types of standard latex particles (7 types of particle sizes of about 1, 2, 2.5, 3, 4, 5, 7) were used. And tested.
Standard latex particles “STANDEX” manufactured by JSR Life Science Co., Ltd .: 1.005 μm (± 0.021 μm), 2.005 μm (± 0.021 μm)
“DYNOSHERES” manufactured by JSR Life Sciences Co., Ltd .: 3.21 μm (± 0.072 μm), 5.125 μm (± 0.115 μm), 7.123 μm (± 0.16 μm)
“Duke” manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd .: 2.504 μm (± 0.027 μm), 4.000 μm (± 0.027 μm)

[標準ラテックス粒子を用いた試験の操作]
前記標準ラテックス粒子を混合して含ませたモデル気体を作成し、本発明に用いられる分粒ユニット(1)を用いて実施例2を行った。空気清浄機からネブライザーに清浄空気を送り込み、ネブライザー内に設置された標準ラテックス粒子を霧状にし、前記標準ラテックス粒子を含む気体(モデル気体)を、分粒ユニット(1)を取り付けた吸引装置で吸引した。このとき分粒ユニットの前後で粒子濃度を測定し、分離効率を測定した。吸引装置の運転条件として、吸引流量は400L/minに設定した。
なお、分離効率の測定にあたっては、分粒ユニット前のサンプルは、流入口前にサンプル口を設けサンプルを抽出して、粒径別の濃度を測定した。また、分粒ユニット後のサンプルは、内筒からフィルタまでの間に十分な長さのサンプリング口を有する配管を設け、サンプリング口からサンプルを抽出して、粒径別の濃度を測定した。この粒径別の濃度の測定は、粒子カウンタ(リオン社製「KC52」)を用いて測定した。
この実施例2にかかる、標準ラテックス粒子を用いてPM2.5の分級特性試験を行い50%径付近を中心として拡大したものを図6に示す。この図6において、破線で示す線は、PM2.5の理想分離曲線である。また、この分粒ユニット(1)を用いて分粒捕集したときの、分離精度は、50%分離径が2.5μmであり、PM2.5の分粒捕集に適したものであった。
[Test operation using standard latex particles]
A model gas containing a mixture of the standard latex particles was prepared, and Example 2 was performed using the sizing unit (1) used in the present invention. Clean air is sent from the air purifier to the nebulizer, the standard latex particles installed in the nebulizer are atomized, and the gas containing the standard latex particles (model gas) is a suction device equipped with a sizing unit (1). Aspirated. At this time, the particle concentration was measured before and after the sizing unit, and the separation efficiency was measured. As an operating condition of the suction device, the suction flow rate was set to 400 L / min.
In measuring the separation efficiency, the sample before the sizing unit was provided with a sample port before the inlet and the sample was extracted to measure the concentration for each particle size. Further, the sample after the sizing unit was provided with a pipe having a sufficiently long sampling port between the inner cylinder and the filter, and the sample was extracted from the sampling port, and the concentration for each particle size was measured. The concentration for each particle size was measured using a particle counter (“KC52” manufactured by Rion).
FIG. 6 shows the result of performing a PM2.5 classification characteristic test using standard latex particles according to Example 2 and enlarging the vicinity of the 50% diameter. In FIG. 6, the line indicated by a broken line is an ideal separation curve of PM2.5. Moreover, the separation accuracy when the particles are collected using this particle size unit (1) has a 50% separation diameter of 2.5 μm and is suitable for PM2.5 particle collection. .

[実施例3]
[大気測定]
本発明の分粒捕集装置を用いて、大気中のPM2.5濃度を測定した。吸引装置に、フィルタと、分粒ユニット(1)を取り付け、吸引装置の吸引流量を500L/minとし、1時間吸引した前後のフィルタの重量変化からPM2.5濃度を測定した。
従来の測定方法と比較するために、BAM(β線減衰による粒子濃度測定装置)を用いて測定された値を求めて、本発明の分粒捕集装置による測定結果と比較した。
従来のBAMによる評価結果(横軸:「「BAM(μg/m3)」)と、本発明の分粒ユニットを利用した分粒捕集装置を用いたフィルタ秤量法による測定結果(縦軸:「Cyclone HV(μg/m3)」)を比較したグラフを図7に示す。図7から明らかなように、本発明の分粒捕集装置を用いてPM2.5濃度を測定した結果は、従来法と高い相関性を示した。
[Example 3]
[Atmospheric measurement]
The PM2.5 concentration in the atmosphere was measured using the particle collection device of the present invention. The filter and the sizing unit (1) were attached to the suction device, the suction flow rate of the suction device was 500 L / min, and the PM2.5 concentration was measured from the change in weight of the filter before and after suction for 1 hour.
In order to compare with the conventional measuring method, the value measured using BAM (particle concentration measuring device by β ray attenuation) was obtained and compared with the measurement result by the particle size collector of the present invention.
Evaluation results by conventional BAM (horizontal axis: ““ BAM (μg / m 3 ) ”) and measurement results by filter weighing method using a sizing device using the sizing unit of the present invention (vertical axis: FIG. 7 shows a graph comparing “Cyclone HV (μg / m 3 )”). As is clear from FIG. 7, the result of measuring the PM2.5 concentration using the sizing / collecting device of the present invention showed a high correlation with the conventional method.

本発明の分粒ユニットを用いた分粒捕集装置によれば、大気中の粒子を分粒して捕集するなどの利用ができ、気中粉塵濃度の測定などに有用である。   According to the sizing / collecting apparatus using the sizing unit of the present invention, it is possible to use the sizing / collecting of particles in the atmosphere, which is useful for measuring the concentration of air dust.

1 流入口
2a 流入ガイド
2b 筒内ガイド
2c 筒内ガイド高さ調節機構
3 外筒
31 外筒の底部
4 内筒
5 円錐台状部
6 返し板
61 溝部
62 流入方向端
63 流出方向端
7 ダストポット
8 フィルタ
10 分粒ユニット
20 吸引装置
100 分粒捕集装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inflow port 2a Inflow guide 2b In-cylinder guide 2c In-cylinder guide height adjustment mechanism 3 Outer cylinder 31 Bottom part of outer cylinder 4 Inner cylinder 5 Frustum-shaped part 6 Return plate 61 Groove part 62 Inflow direction end 63 Outflow direction end 7 Dust pot 8 Filter 10 Sizing unit 20 Suction device 100 Sizing device

Claims (6)

吸引装置の上流側に取り付けられ、吸引装置により吸引される空気中の粉塵を分粒する直進型サイクロン式の分粒ユニットであって、
前記吸引装置により吸引され、旋回流として流入させた空気が流れる外筒と、
前記外筒の内部に、前記外筒と同軸上に設けられ、分粒ユニットの外筒内に流入させた空気が吸引装置に流れるように両端が開放された内筒とを有し、
前記内筒が、前記外筒の流出方向に向かった返し板を有する円錐台状部を前記内筒の流入側に有することを特徴とする分粒ユニット。
A linear cyclone type sizing unit attached to the upstream side of the suction device and sizing dust in the air sucked by the suction device,
An outer cylinder through which air sucked by the suction device flows and flows as a swirling flow;
Inside the outer cylinder, it is provided coaxially with the outer cylinder, and has an inner cylinder open at both ends so that the air that has flowed into the outer cylinder of the sizing unit flows into the suction device,
The sizing unit, wherein the inner cylinder has a frustoconical part having a return plate facing the outflow direction of the outer cylinder on the inflow side of the inner cylinder.
前記分粒ユニットが、円錐状先端部と円筒状の胴部を有する筒内ガイドを有し、前記筒内ガイドが前記内筒と同軸上に、かつ、前記円錐状先端部を流出方向に向かって設けられ、前記筒内ガイドと前記内筒の円錐台状部との間に隙間を生じるように配置されることを特徴とする請求項1記載の分粒ユニット。   The sizing unit has an in-cylinder guide having a conical tip and a cylindrical body, the in-cylinder guide is coaxial with the inner cylinder, and the conical tip is directed in the outflow direction. 2. The sizing unit according to claim 1, wherein the sizing unit is provided so as to form a gap between the in-cylinder guide and the truncated cone portion of the inner cylinder. 前記返し板が、円錐台状部の流入方向端を起点として流出方向端までの幅が5mm以上15mm以下であることを特徴とする請求項1または2記載の分粒ユニット。   3. The sizing unit according to claim 1, wherein the return plate has a width from 5 mm to 15 mm starting from the inflow direction end of the truncated cone portion and extending to the outflow direction end. 前記外筒の軸と垂直方向の配管による旋回流を外筒に流入させる流入ガイドを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の分粒ユニット。   The sizing unit according to any one of claims 1 to 3, further comprising an inflow guide for allowing a swirling flow by a pipe perpendicular to the axis of the outer cylinder to flow into the outer cylinder. 請求項1〜4のいずれかに記載の分粒ユニットを、吸引装置の吸引口にフィルタを介して取り付けたことを特徴とする分粒捕集装置。   A sizing / collecting device, wherein the sizing unit according to any one of claims 1 to 4 is attached to a suction port of a suction device via a filter. 請求項5記載の分粒捕集装置により分粒して捕集された吸入性の気中粉塵を測定することで気中粉塵濃度を測定する方法。   A method for measuring an airborne dust concentration by measuring inhalable airborne dust collected and collected by the particle collecting apparatus according to claim 5.
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