JPWO2008146735A1 - 繊維状粒子除去装置 - Google Patents

Abstract

アスベスト繊維濃度の測定精度を高めることに資するよう、アスベスト繊維濃度を測定する前に、予めアスベスト以外の特定の繊維状粒子を除去する。繊維状粒子除去装置１は、大気取込み部１０から取り込まれた大気中の浮遊粒子を加熱部１１で一定条件下加熱することにより、測定対象となるアスベスト等鉱物性繊維状粒子以外の特定の繊維状粒子を除去し、加熱後の大気を大気取出し部１５から取り出す前に、冷却部１３によって大気を冷却する。

Description

本発明は、浮遊粒子を含む大気を取り込んで、浮遊粒子中に存在する鉱物性繊維状粒子（例えば、アスベスト）を測定する際に、予め鉱物性繊維状粒子以外の繊維状粒子を除去する繊維状粒子除去装置に関する。

アスベスト（石綿）がもたらす健康被害が顕著化される中、労働安全衛生法や大気汚染防止法等の諸法令によってアスベスト繊維濃度の基準値が設定され、各事業者は、設定された基準値を遵守することとなっている。アスベスト繊維濃度の測定は、ＪＩＳによって規格化されており（ＪＩＳ Ｋ ３８５０−１：２０００（空気中の繊維状粒子測定方法−第１部：位相差顕微鏡法及び走査電子顕微鏡法）、ＪＩＳ表題が示すように、繊維状粒子すべてを計測している。

すなわち、大気中に浮遊する浮遊粒子は球状粒子と繊維状粒子とに大別され、繊維状粒子には、アスベスト（石綿）等の鉱物性繊維状粒子の他に、パルプ，絹，合成繊維等の有機性繊維状粒子、炭化ケイ素ウィスカ，チタン酸カリウムウィスカ等の無機性繊維状粒子などが含まれており、一定条件（長さ５μｍ以上、幅３μｍ未満、アスペクト比１：３以上）を満たす繊維状粒子は、すべて計測されることになる。

そこで、アスベストを他の浮遊物質と弁別して計測する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−１０７９７０号公報

本発明者らも、アスベストの性質に着目して、アスベスト繊維濃度の測定前にアスベスト以外の特定の繊維状粒子を除去することによって、アスベスト繊維濃度の測定精度を高めるよう創意工夫し、本発明を完成するに至った。

すなわち、アスベストは１，５００℃から１，８００℃で加熱すると変形又は溶融するとされており、特に、アスベストの中でも径が細く、温度変形しやすいクリソタイルは７００℃・１時間で加熱すると変形又は溶融する可能性があるとされている。

このように、アスベストの温度特性に着目して、アスベスト以外の特定の繊維状粒子を加熱することで除去する試みがなされており、ヒータで大気を加温して燃焼させる方法や、赤外線で輻射加熱して燃焼させる方法や、電磁波加熱で燃焼させる方法や、大気プラズマを発生させて燃焼させる方法などを本発明者らは考えている。

本発明は、上記方法のうち、計測する大気をヒータで加温して燃焼させる方法や、赤外線で輻射加熱して燃焼させる方法や、電磁波加熱で燃焼させる方法や、大気プラズマを発生させて燃焼させる方法を利用するものであり、アスベスト繊維濃度の測定精度を高めることに資するよう、アスベスト繊維濃度を測定する前に、予めアスベスト以外の特定の繊維状粒子を除去することができる繊維状粒子除去装置を提供する。

以上の課題を解決するために、本発明は、大気取込み部から取り込まれた大気中の浮遊粒子を加熱部で一定条件下加熱することにより、測定対象となるアスベスト等鉱物性繊維状粒子以外の特定の繊維状粒子を除去し、加熱後の大気を大気取出し部から取り出す前に、冷却部によって大気を冷却することを特徴とする。

より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１）浮遊粒子を含む大気を取り込む大気取込み部と、前記大気取込み部から取り込まれた大気を加熱する加熱部と、前記加熱部により加熱された大気を冷却する冷却部と、前記冷却部により冷却された大気を取り出す大気取出し部と、を有することを特徴とする繊維状粒子除去装置。

上記構成を有する本発明によれば、大気取込み部から取り込まれた大気中の浮遊粒子を加熱部で一定条件下加熱することにより、測定対象となるアスベスト等鉱物性繊維状粒子以外の繊維状粒子を除去することができるので、長さ５μｍ以上、幅３μｍ未満、アスペクト比１：３以上の条件を満たす繊維状粒子をすべて計測していた従来に比べて、アスベスト繊維濃度の測定精度を高めることに資する。「アスベスト等鉱物性繊維状粒子以外の繊維状粒子」とは、加熱部による加熱条件によって溶融又は変形し得る繊維状粒子のことであり、測定対象となるアスベスト以外の繊維状粒子が溶融又は変形する加熱条件を設計することで実現できる。

特に、アスベスト以外の繊維状粒子が燃焼する燃焼温度ではなくても、溶融又は変形する溶解（変形）温度によって加熱することで、アスベスト以外の繊維状粒子を除去することができる。

また、大気取出し部から取り出された大気は測定装置に流入されることとなるが、加熱された大気をそのまま測定装置に流入すると、測定装置及びその付属品の温度耐性を超えて故障や破壊の要因となったり、正確なアスベスト繊維濃度の測定をすることができなかったりすることから、加熱された大気を冷却する冷却部によって、大気を冷却してから大気取出し部から取り出す構成としている。

（２） 前記加熱部は、鉱物性の繊維状無機ケイ酸塩以外の繊維状粒子を加熱して除去することを特徴とする繊維状粒子除去装置。

本発明によれば、加熱部の加熱条件によって除去される繊維状粒子は、鉱物性の繊維状無機ケイ酸塩以外のものとしている。国際労働機関（ＩＬＯ）においては、アスベスト（石綿）を、「岩石を形成する鉱物の蛇紋及び角閃石グループに属する繊維状の無機ケイ酸塩」と定義しており、鉱物性の繊維状無機ケイ酸塩を除去対象から除外し、鉱物性の繊維状無機ケイ酸塩以外の繊維状粒子を加熱除去することで、測定対象となるアスベスト等鉱物性繊維状粒子の測定精度を高めることに資する。

（３） 前記鉱物性の繊維状無機ケイ酸塩は、クリソタイル、アモサイト、クロシドライト、アンソフィライト、トレモライト及びアクチノライトであることを特徴とする繊維状粒子除去装置。

本発明によれば、国際労働機関（ＩＬＯ）においては、クリソタイル、アモサイト、クロシドライト、アンソフィライト、トレモライト及びアクチノライトの６つの鉱物をアスベスト（石綿）として定義しており、これらの鉱物を除去対象から除外することで、アスベスト繊維の測定精度を高めることに資する。

（４） 前記加熱部は温度を略６００℃から略８００℃に設定して加熱することを特徴とする繊維状粒子除去装置。

上記構成を有する本発明によれば、加熱部の表面温度を略６００℃から略８００℃に設定して加熱することで、測定対象となるアスベスト等鉱物性繊維状粒子以外の特定の繊維状粒子を除去することができる。加熱部としては、コイル状ヒータであったり、石英管またはセラミックなどの絶縁性と耐熱性の材質の筒に、筒の外部をコイル状にヒータ線が巻いてあったり、という形態がある。また、加熱部が石英管で、外部から赤外線及び／又は電磁波で加熱して管の内部を通過する空気中の繊維状粒子を加熱燃焼させたり、加熱部が石英管で、その内部と外部に電極を設け、高電圧を加えて空気流路に大気プラズマを発生させて管の内部を通過する空気中の繊維状粒子を加熱燃焼させたりすることが可能である。

すなわち、大気中に浮遊している繊維状粒子は、草木や樹木から発生する植物性の繊維や、衣類などから発生する有機性の繊維が多数含まれているが、これらは表１に示すように６００℃で十分に溶融して、時には燃焼することができる。一方で、測定対象となるアスベストは１，５００℃から１，８００℃、クリソタイルでも７００℃・１時間の条件で、変形又は溶融する可能性があるとされている。よって、測定対象となるアスベスト等鉱物性繊維状粒子に影響を与えないで、その他の繊維状粒子を除去する温度として略６００℃から略８００℃で大気を加熱することで、大気中に浮遊しているアスベスト以外の繊維状粒子のほとんどを除去することができる。

本発明によれば、測定対象となるアスベスト等鉱物性繊維状粒子に影響を与えないで、その他の繊維状粒子を加熱して除去することができ、測定装置にアスベスト繊維濃度の測定精度を高めるサンプルを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態であるヒータを使った方法を詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係るヒータを使った方法の繊維状粒子除去装置１の概要を示す図である。なお、この繊維状粒子除去装置１は、アスベスト繊維濃度の測定前に用いられるものであり、アスベスト繊維濃度測定装置の前に取り付けられる。

繊維状粒子除去装置１は、大気取込み部１０と、加熱部１１と、大気通流部１２と、冷却部１３と、冷却用ファン１４と、大気取出し部１５と、温度制御機構１６と、電力供給部１７と、分離体１８と、を有する。

大気取込み部１０は、大気を流入する流入口１０ａから浮遊粒子を含む大気を取り込んで、接続された加熱部１１に大気を流入する。また、大気通流部１２は、加熱部１１で加熱された大気を冷却部１３に流入する。また、大気取出し口１５は、冷却部１３によって冷却された大気を装置外部に取り出す流出口１５ａを有する。これらは、耐熱樹脂性の中空円筒管を採用することができる。

加熱部１１は、大気取込み部１０から取り込まれた大気を加熱するもので、図２（Ａ）に示すように、石英管２０の内部にカンタル線のコイル状ヒータ２１が設けられている。コイル状ヒータ２１には、石英管内部が約６００℃から８００℃になるように直流電流を流して、大気中の繊維状粒子を溶融（変形）させることができ、繊維状粒子によっては燃焼させることができる。コイル状ヒータ２１は、大気の流入方向に徐々に細くなるピラミッド状を呈しており、加熱部１１に流入された大気を均一に加熱することができる（図２（Ａ）。なお、加熱部１１近傍に図示しない却用ファンを設けて、装置内部の熱気を装置外部へ排出することができる。また、図２（Ｂ）に示すように、石英管２０の外部にカンタル線のコイル状ヒータ２１が設けられていてもよく、内部に設けられるものに比べて、石英管２０内部に取り込まれる繊維状粒子の進行を妨げることなく溶融・燃焼させることができる。なお、加熱部は、石英管のほかに、セラミックなどの絶縁性及び耐熱性の部材によって構成することもできる。
また、加熱部１１としては、石英管で構成され、赤外線や電磁波を照射することのできる外部出力手段（図示せず）を石英管近傍に設けて、外部から石英管に向かって赤外線や電磁波を照射することもできる。或いは、石英管の内部と外部に電極を設け、両電極間に高電圧を加えることで大気プラズマを発生させることもできる。このような例によれば、コイル状ヒータ２１を必要とせずに石英管内部を通過する空気中の繊維状粒子の加熱燃焼が可能である。

冷却部１３は、加熱部１１により加熱された大気を冷却するもので、アルミ製のコイル状冷却器によって冷却することができる（図３参照）。冷却部１３は、それ自体で大気を冷却してもよく、または、冷却用ファン１４等の送風手段を設けてコイル状冷却器に風を当てて冷却することができる。

温度制御機構１６は、加熱部１１の上方に設けられ、装置内部の温度が高温とならないようにする。温度制御機構１６としては一定温度に到達したときに加熱部１１への電力供給を停止する温度ヒューズを採用することができ、異常加熱状態で電源を遮断する一定温度として例えば１００℃とすることができる。

電力供給部１７は、加熱部１１や冷却用ファン１４に電力を供給してそれぞれを駆動するものである。特に、加熱部１１への電力供給については、測定対象となるアスベスト以外の繊維状粒子を加熱して除去することができる温度条件となるように、コイル状ヒータ２１に供給する適切な電流量となるように制御することができる。電流量は一定であってもよいし、外気温度が低い場所の大気を取り扱う場合や、外気温度の高い場所の大気を取り扱う場合など、使用環境によって変動させることもできる。

分離体１８は、加熱部１１と冷却部１３とを分離して、加熱部１１の熱気と冷却部１３の冷気との影響を相互に受けないようにするものであり、熱伝導性の低い材質で形成されることが好ましい。

内径１０ｍｍの石英管２０の内部に４ｃｍのカンタル線のコイル状ヒータ２１を作製した。大気は、石英管２０の中を２ｌ／ｍｉｎの流速で流れるようにすることで、大気は４２ｃｍ／ｓｅｃの速度でコイル状ヒータ２１部分を通過することになる。すなわち、４ｃｍのコイル状ヒータ２１の部分を０．１ｓｅｃで通過する。

コイル状ヒータ２１の表面温度とその部分を大気が通過する時間との関係で、有機物繊維状粒子に加わる熱量が異なってくるが、７００℃の表面温度で０．１ｓｅｃの接触時間を確保できれば、測定対象となるアスベスト等鉱物性繊維状粒子以外の繊維状粒子を除去することができる。コイル状冷却器の全長は７０ｃｍであり、計測装置に取り込まれる大気を５０℃以下にするように冷却する。

本発明の繊維状粒子除去装置は、測定対象となるアスベスト以外の繊維状粒子を除去し、測定装置にアスベスト繊維濃度の測定精度を高めるサンプルを提供することができるものとして有用である。

本発明の実施の形態に係る繊維状粒子除去装置の概要を示す図である。 本発明の実施の形態に係る繊維状粒子除去装置の加熱部の概要を示す図である。 本発明の実施の形態に係る繊維状粒子除去装置の冷却部の概要を示す図である。

符号の説明

１ 繊維状粒子除去装置
１０ 大気取込み部
１１ 加熱部
１２ 大気通流部
１３ 冷却部
１４ 冷却用ファン
１５ 大気取出し部
１６ 温度制御機構
１７ 電力供給部
１８ 分離体
２０ 石英管
２１ コイル状ヒータ

Claims (7)

1. 浮遊粒子を含む大気を取り込む大気取込み部と、
   前記大気取込み部から取り込まれた大気を加熱する加熱部と、
   前記加熱部により加熱された大気を冷却する冷却部と、
   前記冷却部により冷却された大気を取り出す大気取出し部と、
   を有することを特徴とする繊維状粒子除去装置。
2. 前記加熱部は、鉱物性の繊維状無機ケイ酸塩以外の繊維状粒子を加熱して除去することを特徴とする請求項１記載の繊維状粒子除去装置。
3. 前記鉱物性の繊維状無機ケイ酸塩は、クリソタイル、アモサイト、クロシドライト、アンソフィライト、トレモライト及びアクチノライトであることを特徴とする請求項２記載の繊維状粒子除去装置。
4. 前記加熱部にはコイル状ヒータが設けられており、当該コイル状ヒータの表面温度を略６００℃から略８００℃に設定して加熱することを特徴とする請求項１記載の繊維状粒子除去装置。
5. 前記加熱部は、石英管またはセラミックなどの絶縁性と耐熱性の材質の筒に、外部をコイル状ヒータが設けられていることを特徴とする請求項４記載の繊維状粒子除去装置。
6. 前記加熱部が石英管で、外部から赤外線及び／又は電磁波で加熱して管の内部を通過する空気中の繊維状粒子を加熱燃焼させることを特徴とする請求項１記載の繊維状粒子除去装置。
7. 前記加熱部が石英管で、その内部と外部に電極を設け、両電極間に電圧を加えて空気流路に大気プラズマを発生させて管の内部を通過する空気中の繊維状粒子を加熱燃焼させることを特徴とする請求項１記載の繊維状粒子除去装置。

Images