JPS61241640A - ろ過捕集形粒子状物質濃度測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、大気中又は工場煤煙等に含まれるダスト濃度
測定に用いられるろ過捕集形粒子状物質濃度測定方法及
びその装置に関するものである。

（従来の技術） 第５図は、従来のこの種測定装置の一例、即ち火力発電
所等の煙道に接続されて煤煙を監視する測定装置の要部
を示す図で、２０は筐体、２１は煙道に接続される加熱
配管、２２はろ過捕集部、２３は吸引ポンプへの接続配
管、２４はβ線検出部で、β線源２５及びガイガミ」う
計数管等のβ線検出器２６より成る。２７は繰出用リー
ル、２８はガラス繊維等より成るテープ状ろ紙、２８は
巻取用リールである。

繰出用リール２７から間欠的に繰出されるテープ状ろ紙
２日の停止時に、β線検出部２４においてテープ状ろ紙
２８を透過したβ線の強度を測定した後、テープ状ろ紙
２８を繰出してβ線を透過せしめた個所をろ過捕集部２
２内に導入停止せしめ、吸引ポンプ（図示していない）
を作動せしめて煙道からの試料を一定時間、一定流量で
吸引し、テープ状ろ紙２８の中、β線の透過強度を測定
した個所において、吸引試料中のダストをろ過捕集する
。吸引試料中のダストの捕集後、テープ状ろ紙２８を逆
転せしめ、試料中のダストを捕集した個所を再びβ線検
出部２４に導入停止せしめ、試料中のダストの捕集個所
にβ線を透過せしめてその透過強度を測定する。然ると
きは、試料中のダスト濃度Ｃ（ｍｇ／Ｃｍ３）は次式か
ら求められる。

上式おいて、 Ａ：ろ紙における試料捕集面積（ｃｍ２）ＪＬ：質量吸
収係数（Ｃ用２／ＩＩＩｇ）Ｑ：ろ過捕集部２２におけ
る試料の通過流量（ｃｍ”／ｍ１ｎ） ｔ：試料捕集時間（ｗｉｎ） Ｉｏ：試料捕集前におけるβ線の透過強度■　：試料捕
集後におけるβ線の透過強度環境大気中の浮遊粒子状物
質の濃度測定装置の中、β線の減衰量から濃度を求める
従来装置もまた、上記とほぼ同様の構成である。

（本発明が解決しようとする問題点） 特に火力発電所等の煙道から採取される試料には、ダス
トの他、□亜硫酸ガス、二酸化窒素等の酸性ガス及び炭
化水素、ミスト、水分等が含まれ、これらが測定対象た
るダストと共にろ紙に捕集ぎれるので、第５図に示した
従来の測定装置によってダスト測定を行うときは測定誤
′差を免れることが出来ない。　　　　　　　　　　　
　′又、日本工業規格（ＪＩＳ　）　Ｚ−８８０８に定
められた排ガス中に含まれるダスト濃度の測定法におい
ては、測定精度を向上せしめるために、ろ紙あ取′扱い
を次のように定めている。即ち、煤爆め捕集前における
ろ紙を１０５°Ｃないし１１０℃で十分乾燥し、デシケ
ータ中において室温まで冷却して秤量す゛る。但し、排
ガス温度が１００℃以上の場合□は、予”め、ろ紙が排
ガス温度におい七恒量となるまで加熱し、デシケータ中
において室温まで冷却して秤量する。次比、煤燐を捕集
したろ□紙については、原則として１０５°Ｃないし１
１０℃で１時間乾燥した後、デシケータ中において室温
まで冷却秤量する。又、必要に応じて硫黄酸化物等の補
正を行うとされている。

然しながら、このようなろ紙の取扱いは多くの手数と時
間を要し、又、必要があれば硫黄酸化物等の補正を行う
とあるが、その具体方法は示されていない。

（問題点を解決するための手段及び作用）上記従来の諸
欠点を除き、簡単容易な構成取扱いで、正確な測定を行
い得るろ過捕集形粒子状物質濃度測定方法及びその装置
を実現するために、本発明□者等は、環境大気を試料と
して次のような方法でガラス繊維より成番ろ紙の酸性ガ
ス吸着特性を調査した。即ち、環境大気を第１段のろ紙
に通しでダスト等を捕集し、この第１段のろ紙を通った
試料を第１段のろ紙と同様材質の第２段のろ紙に−し°
て、゛第２段のろ紙の重量の増加状態を測定した。

第１図は、この測定結果を示す曲線図で、横軸はろ過抽
集時間ｔ、縦軸はガス吸着量Ｗ（ｐ−ｇ／ｍ３）、曲線
ａ、ｂ、ｃ及びｄは、１日、２４時間中における互に異
なる時間帯毎のガス吸着量を示すものであるが、前記の
ように、試料は第１段のろ紙を通った後、第２段のろ紙
を通るので、試料に含まれるダスト、ミスト及び水分等
のほとんどは第１段のろ紙に捕集され、第２段のろ紙に
おいては試料に含まれる酸性ガスが吸着捕集されるが、
第２段のろ紙に吸着捕集される酸性ガスの量は、試料に
含まれる酸性ガスの濃度に応じて異なることとなる。第
１図の曲線ａは酸性ガス濃度が最も低く、ｂ、　　ｃ及
びｄの順序で逐次高い場合を示している。そして各曲線
ともに時刻ｔｓにおいて飽和、又は、はぼ飽和状態に達
し、時刻ｔｓ以降においては、何れの時間帯においても
酸性ガスの吸着が進まず、又は、はとんど進まず、した
がって、第２段のろ紙の重量、即ち、酸性ガスの吸着量
Ｗはｔｓ時刻以降一定、又は、はぼ一定に保たれる。

上記測定結果を検討すると、第１段のろ紙においてもダ
スト等の捕集と共に酸性ガスもまたろ紙に吸着されるが
、その吸着量は第１図のｔｓ時刻に対応する時刻以後飽
和状態に達し、第１段のろ紙に吸着されなかった酸性ガ
スが第２段のろ紙に吸着され、ｔｓ時刻以降飽和状態に
達する。

本発明は、このようなガラス繊維より成るろ紙における
酸性ガスの吸着特性に着目してなされたもので、従来の
ように試料をろ過する前の新しいろ紙における透過β線
の強度を基準とし、試料のろ過によるダスト捕集後の厚
さ増加に基づく透過β線の減衰量の増加からダスト濃度
を求める代りに、ガラス繊維より成る第１段のろ紙に試
料を通してダスト等を十分に捕集し、このダスト等を十
分に除いた試料を第１段のろ紙と同材質の第２段のろ紙
に通し、試料に含まれる酸性ガスを飽和するまで第２段
のろ紙に吸着せしめた後、これにβ線を透過せしめてそ
の透過強度ＩＯを測定し、次でこの第２段のろ紙に新し
い試料を通してダスト等を十分に捕集せしめた後、これ
にβ線を透過せしめてその透過強度Ｉを測定し、前記β
線の透過強度Ｉｏとの比からダスト濃度を求めることを
特徴とするものである。

即ち、本発明においてもダスト濃度Ｃは、で与えられる
が、上式におけるＩＯはダスト等を含まず酸性ガスを飽
和状態にまで吸着したろ紙を透過したβ線の強度であり
、又、■はこのろ紙に更にダスト等を十分に捕集せしめ
た場合における透過β線の強度であるから、酸性ガスの
影響を受けることはない。

第２図は、本発明方法の実施に好適な測定装置の一例の
要部を示す図で、ｌはガラス繊維より成るテープ状ろ紙
、２及び３はその巻取及び繰出用リールで、共通の支持
筺体４に内装されている。

５はダスト等のろ過捕集部で、第１段のろ過捕集器６、
第２段のろ過捕集器７、第１段及び第２段のろ過捕集器
６及び７を直列に連結する連結管８より成る。９．１０
．１１及び１２はテープ状ろ紙ｌの導入導出窓で、従来
同様の構成によって開閉可能に形成しである。即ち、テ
ープ状ろ紙ｌの移動時には窓９ないし１２が開放し、テ
ープ状ろ紙ｌを静止せしめてダスト等の捕集を行う際に
はろ紙を挾んで閉成し、ろ過捕集器６及び７内を密閉す
るように形成しである。１３は試料導入管で、例えば、
火力発電所の煙道（図示していない）等に接続される。

１４は吸引ポンプ（図示していない）への接続管、１５
及び１８は開閉弁、１７はβ線検出部で、従来同様、β
線源１８及びテープ状ろ紙の通路を介してβ線源と対向
せしめたβ線検出器１８（例えば、ガイガミュラ管より
成る）を以て形成しである。

尚、ダスト等の捕集部５を形成する第１段及び第２段の
ろ過捕集器６及び７は試料温度に応じた温度に保持し得
るように共通の筺体に内装すると共に、試料温度に応じ
てこの筐体を加熱及び保温し−ｌ〇− 得るように構成し、かつ、第１段及び第２段のろ過捕集
器６及び７をテープ状ろ紙１の移動方向に適宜一定間隔
を隔てて設け、ダスト等のろ過捕集部５及びβ線検出部
１７の間隔もまたテープ状ろ紙の移動方向に適宜一定間
隔を隔てて固定して設けである。又、支持筺体４は、テ
ープ状ろ紙ｌの移動方向に一定距離だけ往復移動し得る
ように構成しである。

テープ状ろ紙１の送りを停止し、ダスト等のろ過捕集部
５における第１段及び第２段のろ過捕集器６及び７の各
窓９ないし１２を閉成してろ過捕集器６及び７内を密閉
すると共に、開閉弁１５及び１６を開き、吸引ポンプを
作動せしめて試料導入管１３、開閉弁１５、第１段のろ
過捕集器６、連結管８、第２段のろ過捕集器７、開閉弁
１８及び接続管１４を介して試料をダスト等のろ過捕集
部５に流入流出せしめると、第１段の密閉ろ過抽集器６
内に停止しているろ紙によって試料がろ過され、試料に
含まれているダスト、酸性ガス、炭化水素、ミスト及び
水分等のすべてがろ紙に捕集される。

然しなから、試料に含まれる酸性ガスは、前記のような
ろ紙の特性によって一定量が吸着捕集された後は、それ
以上の量が吸着捕集されることなく、試料と共に連結管
８を介して第２段の密閉ろ過捕集器７内に流入し、捕集
器７内に停止しているろ紙部分に吸着捕集される。この
場合にも前記のようなろ紙の吸着特性によって試料の採
取時間帯に応じた飽和量以上には酸性ガスが吸着捕集さ
れることなく、試料と共に開閉弁１Ｂ、接続管１４及び
吸引ポンプを介して排出される。

第３図は、本発明の作動説明図で、上記の吸着作動はＡ
図（符号は第２図と同じ）の実線個所に支持筺体４が位
置した状態で行われ、Ｂ図において斜線を施すと共に符
号ＤＯを付した○印は、第１段の捕集器６内においてダ
スト等を捕集したろ紙部分、符号ＤＩ　を付した○印は
試料に含まれた酸性ガスのみを飽和状態にまで吸着捕集
したろ紙部分である。

次に、吸引ポンプを停止せしめ開閉弁１５及び１６を閉
じ、窓９ないし１２を開放してテープ状ろ紙１を図面に
向って右方向に一定の長さく例えば第３図ＣのＳ）だけ
送ると共に、第３図Ａの点線図示のように支持筐体４を
図面に向って右方向に一定の距離（例えば第３図ＣのＴ
）だけ移動せしめて、酸性ガスのみを飽和状態にまで吸
着捕集したろ紙部分（符号Ｄ１を付したＯ甲部分）をβ
線検出部１７内に導入停止せしめて、透過β線の強度Ｉ
Ｏを測定する。この測定後、第３図りのように支持筺体
４を前回とは逆方向（図面に向って左方向）に距離Ｔだ
け移動せしめると、符号Ｄ１を付したＯ甲部分が第１段
のろ過捕集器６内に導入停止せしめられる。この状態で
、第１段及び第２段のろ過捕集器６及び７の各窓９ない
し１２を閉成すると共に、開閉弁１５及び１８を開放し
て吸引ポンプを作動せしめると、流入試料に含まれるダ
スト等は符号ＤＩ　を付したろ紙部分に捕集されるが、
このろ紙部分は、既に酸性ガスが飽和状態にまセ吸着捕
゛集されているから、流入試料に含まれる酸性ガスはＤ
１部分に吸着捕集されることなくろ紙を通って第２段の
ろ過捕集器７に入り、ここでろ紙に飽和するまで吸着捕
集される（Ｄ２０２部分）。

上記の捕集を終った後、吸引ポンプを停止せしめ開閉弁
１５及び１６を閉じ窓９ないし１２を開いて、第３図Ｅ
のように支持筺体４を図面に向って右方向へ距離Ｔだけ
移動せしめ、Ｄ１部分をβ線検出部１７内に導入停止せ
しめて透過β線の強度Ｉを測定し、前記■０とＩとから
酸性ガスの影響を受けないダスト濃度を求めることが出
来る。

次に、テープ状ろ紙１を第３図Ｆに示すように図面に向
って右方向へ長さＳだけ送ると、Ｄ２部分がβ線検出部
１７に導入され、Ｄ２部分におけるβ線の透過、強度■
０が測定され、第３図Ｇに示すように支持筺体４を左方
向へ距離Ｔりは移動せしめ、第１段のろ過捕集器６にお
いてろ紙１のＤ２部分にダスト等を捕集すると共粁、Ｄ
３部分に酸性ガスを吸着捕集せしめた後、第３図Ｈに示
すように支持筺体４を右方向へ距１ＩＩＩＴだけ移動せ
しめてＤ２部分におけるβ線の透過強度Ｉを測定し、前
記と同様に■０とＩとから酸性ガスの影響のないダスト
濃度を求める。更に、第３図■に示すように、支持筺体
４を固定したままテープ状ろ紙１を右方向へ距離Ｓだけ
移動せしめてＤ３部分におけるβ線の透過強度ＩＯを測
定し、以下、前記と同様の繰返しにより試料中のダスト
濃度を順次測定することが出来る。

以上は、テープ状ろ紙ｌの移動経路に沿って図面に向っ
て右からβ線検出部１７、第１段のろ過捕集器６及び第
２段のろ過捕集器７の順序で配設した場合を例示したが
、第４図Ａに示すように、第１段のろ過捕集器６と第２
段のろ過捕集器７の配設順序を入れ換えても、本発明を
実施することが出来る。尚、第４図Ａにおける他の符号
は第２図と同様である。

この場合には第４図Ｂに示すように、テープ状ろ紙１の
Ｄｏ部分おいて酸性ガス及びダスト等を捕集すると共に
、Ｄ１部分において酸性ガスを捕集した後、第４図Ｃに
示すように支持筺体４を右方向へ距１ｌｌｌＴだけ移動
せしめて、Ｄ１部分におけるβ線の透過強度Ｔｏを測定
し、第４図りに示すようにテープ状ろ紙１を左方向へ距
離Ｓだけ送ると共に、支持筺体４を左方向へ距離Ｔだけ
移動せしめてろ紙１のＤ１部分にダスト等を捕集せしめ
、Ｄ２部分に酸性ガスを捕集せしめた後、第４図Ｅに示
すように、ろ紙ｌを右方向へ長さＳだけ送ると共に、支
持筺体４を右方向へ距離Ｔだけ移動せしめてＤ１部分に
おけるβ線の透過強度■を測定し、前記Ｉｏ及び工から
ダスト濃度を求める。以下、同様に、第４図Ｆに示すよ
うにろ紙１を長さＳだけ左方向へ送ってＤ２部分におけ
るβ線の透過強度Ｉｏを測定し、第４図Ｇに示すように
ろ紙ｌを左方向に長さＳだけ送ると共に、支持筺体４を
左方向へ距離Ｔだけ移動せしめてＤ２部分にダスト等を
捕集せしめ、Ｄ３部分に酸性ガスを捕集せしめた後、第
４図Ｈに示すようにろ紙ｌを右方向へ長さＳだけ送ると
共に、支持筺体４を右方向へ距離Ｔだけ移動せしめてＤ
２部分におけるβ線の透過強度Ｉを測定する。

本発明装置を実用に供するに当っては、長期間に亙るダ
スト濃度の監視が主目的となる場合が多いから、測定開
始後における最初の測定結果に誤差が含まれていたとし
ても測定装置の暖機時間内における一時的な誤差とみな
し得るので、実際測定に際しては、第３図又は第４図に
おけるＢないしＥの過程を省いて第３図又は第４図にお
けるＦないしＨの過程の単純な繰返しによって目的を達
することが出来る。

又、本発明装置においては、開閉窓９ないし１２を例え
ば電磁駆動形量閉窓を以て形成すると共に、開閉弁１５
及び１６を電磁開閉弁を以て形成し、テープ状ろ紙１の
巻取り、巻戻し、支持筺体４の前進後退、開閉窓９ない
し１２の開閉、開閉弁１５及び１Ｂの開閉、β線の強度
測定等をプログラム信号によって制御することにより、
測定を自動化することが可能である。

（本発明の効果） 本発明においては、ガラス繊維より成るろ紙における酸
性ガスの吸着捕集特性を利用し、試料に含まれる酸性ガ
スを飽和状態にまで吸着捕集せしめたろ紙におけるβ線
の透過強度と、このろ紙に試料ガスを通して試料に含ま
れるダスト等を吸着捕集せしめた際のβ線の透過強度と
の比からダスト濃度を求めることにより、酸性ガスの影
響を除いて精度高く、正確な測定が可能で、又、第１段
及び第２段のろ過捕集器６及び７の設置間隔に応じてテ
ープ状ろ紙１のダスト捕集部分ＤＩ　、　Ｄ２等の間隔
が定まるから、第１段及び第２段のろ過捕集器の間隔を
適当に狭めることにより、ろ紙の使用量を少なくするこ
とが出来、更に、第１段及び第２段のろ過捕集器間隔に
対応する比較的短かいテープの移動（第３図及び第４図
におけるＳ）は、テープの正逆方向の送りによって行い
、ダスト等の捕集部５とβ線検出部１７との間隔に対応
する比較的長いテープの移動（第３図及び第４図のＴ）
は、支持筺体４の前進後退によって行うように構成しで
あるので、往復の移動距離を正確に保つことが可能で、
したがって、酸性ガスのみを捕集した部分へのダスト等
の捕集、酸性ガスの捕集部分におけるβ線の透過強度の
測定及びダスト等の捕集後の部分におけるβ線の透過強
度の測定等を行う場合の位置関係を正確に保ち得るから
、長期に亙って正確なダスト濃度の監視が可能であり、
更に、測定の全過程も比較的簡単容易で、測定を自動化
した場合には、前記のように、第３図及び第４図におけ
るＦないしＨの過程を繰返し制御する単純なシーケンス
制御で目的を達し得るから、制御信号の発生装置の構成
を簡潔ならしめることが出来る。

本発明方法及び装置は、排ガス中のダスト濃度測定に特
に有効であるが、この他、環境大気中の浮遊粒子状物質
の濃度測定、ディーゼル・エンジンの排ガスに含まれる
粒子状物質の濃度測定或は液体中に懸濁している粒子状
物質の濃度測定等に実施して効果甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の原理説明のための曲線図、第２
図は、本発明装置の一例について、その要部を示す図、
第３図は、その作動説明図、第４図は、本発明装置の他
の例の作動説明図、第５図は、従来装置の一例について
、その要部を示す図で、ｌ：テープ状ろ紙、２及び３：
リール、４：支持筺体、５：ダスト等のろ過捕集部、６
：第１段のろ過捕集器、７：第２段のろ過捕集器、８：
連結管、９ないし１２：開閉窓、１３：試料導入管、１
４：吸引ポンプへの接続管、１５及び１６：開閉弁、１
７：β線検出部、１８：β線源、１８：β線検出器、２
０：筺体、２１：加熱配管、２２：ろ過捕集部、２３：
接続管、２４：β線検出部、２５：β線源、２６：β線
検出器、２７繰出用リール、２８：テープ状ろ紙、２８
：巻取用リールである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス繊維より成る第１段のろ紙に試料を通して
   試料に含まれるダスト等を十分に捕集せしめた後、この
   試料を前記ろ紙と同材質の第２段のろ紙に通して試料に
   含まれる酸性ガスを飽和状態にまで吸着捕集せしめ、こ
   れにβ線を透過せしめてその強度Ｉｏを測定し、次で前
   記第２段のろ紙に新しい試料を通して試料に含まれるダ
   スト等を十分に捕集せしめた後、これにβ線を透過せし
   めてその強度Ｉを測定し、前記β線の透過強度Ｉｏ及び
   Ｉの比から試料に含まれるダスト濃度を求めることを特
   徴とするろ過捕集形粒子状物質濃度測定方法。
2. （２）テープ状ろ紙の送り方向に適宜間隔を隔てて設け
   られ、連結管を介して互に直列に接続されると共に、各
   側壁にテープ状ろ紙の導入導出せしめられる開閉窓を設
   けた第１段及び第２段のろ過捕集器より成るダスト等の
   捕集部と、前記第１段のろ過捕集器に開閉弁を介して接
   続された試料導入管と、前記第２段のろ過捕集器に開閉
   弁を介して接続された吸引ポンプへの接続管と、前記ダ
   スト等のろ過捕集部との間にテープ状ろ紙の送り方向に
   適宜間隔を隔てて設けられ、テープ状ろ紙を介して対向
   せしめたβ線源及びβ線検出器より成るβ線検出部と、
   前記ダスト等のろ過捕集部及びβ線検出部を通過するテ
   ープ状ろ紙の巻取り及び繰出用リールを支持し、テープ
   状ろ紙の送り方向に前進後退可能に構成した支持体とよ
   り成ることを特徴とするろ過捕集形粒子状物質濃度測定
   装置。