(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイボリューム・エアサンプラーを用いてＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）微粒子を大量に捕集できる通常型ハイボリューム・エアサンプラー装着用ＰＭ２．５分級器を提供する。【解決手段】透明な側板と、側板の下部から外側にＬ字状に外側に張り出す袴部と、側板の上部を閉じる天板と、天板の中央下部に間隔をもって支持された衝突板とからなる。袴部は、フィルター・ホルダーに重ねた状態でフィルター・ホルダーの固定用部材を用いてハイボリューム・エアサンプラー本体に固定するための固定用係合部を有する天板には、中心に衝突板固定部材が固定され、複数のノズル穴が、衝突板固定部材を中心として同心状に設けられる。衝突板は円板形状で、その中心位置で衝突板固定部材により天板から釣り下げ状態に固定されている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターの上部を覆うようにフィルター・ホルダーに後付けで装着するためのＰＭ２．５分級器であって、側板と、側板の下部から外側にＬ字状に外側に張り出す袴部と、側板の上部を閉じる天板と、天板の中央下部に間隔をもって支持された衝突板とからなり、
前記袴部は、フィルター・ホルダーに重ねた状態でフィルター・ホルダーの固定用部材を用いて通常型ハイボリューム・エアサンプラー本体に固定するための固定用係合部を有し、袴部下面にはフィルター・ホルダーに重ねて固定したときの気密を確保するシール部材が配されており、
前記側板は、透明な材料からなり、
前記天板には、中心に衝突板固定部材が固定され、複数のノズル穴が、衝突板固定部材を中心として同心状に、かつ、衝突板の外周位置よりも中心寄りに設けられており、
前記衝突板は円板形状で、その中心位置で前記衝突板固定部材により天板から釣り下げ状態に固定されており、衝突板の上面には衝突捕集材が置かれていることを特徴とする通常型ハイボリューム・エアサンプラー装着用ＰＭ２．５分級器。
【請求項２】
請求項１記載の通常型ハイボリューム・エアサンプラー装着用ＰＭ２．５分級器を装着した通常型ハイボリューム・エアサンプラー。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、大気環境・産業環境・労働環境の測定観測のため、大気中の微粒子を採取するのに一般的に使用されている通常型ハイボリューム・エアサンプラーを利用し、通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルター上に当該フィルターを覆うように装着するだけでＰＭ２．５粒子を捕集できるようにした通常型ハイボリューム・エアサンプラー装着用ＰＭ２．５分級器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、公害対策として大気中に浮遊する粒子状物質の発生源の追跡や、人体に有害な微量成分量を測定するために、大気中に浮遊する粒子状物質を大量に集めて化学組成を測定する必要があり、この目的のため、捕集流量が４５０リットル毎分以上あり、広い面積（約４００平方センチメートル）を持つ大気微粒子捕集フィルターを装着したハイボリューム・エアサンプラーが使用されてきた。本明細書では、この捕集流量が４５０リットル毎分以上のものをハイボリューム・エアサンプラーといい、大気微粒子捕集用フィルターの前段に分級器を有しないものを通常型ハイボリューム・エアサンプラーといい、その代表的なものを、図５に示す。図５は、通常型ハイボリューム・エアサンプラーにおける大気微粒子捕集用フィルター装着部を説明したものであり、図において、大気は、大気微粒子捕集用フィルターの上側から下側の本体内部へ４５０リットル毎分以上で吸引され、大気微粒子捕集用フィルターに大気中の微粒子が捕集され、捕集された微粒子を集めて化学組成等の測定に供するものである。なお、図示しないが、大気微粒子捕集用フィルターの上側には、風雨が直接捕集用フィルターに当たらないように屋根状の被いが通常設けられている。
【０００３】
米国では、１９９７年に環境基準が改定されてＰＭ２．５の環境基準値が追加され、フィルター捕集による２４時間測定を標準測定法（ＦＲＭ：Ｕ．Ｓ．Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｍｅｔｈｏｄ）としている。この測定法は、ポンプで大気を吸引した空気の流れを曲げ、粒径の大きい粒子は慣性で曲がりきれずに流れから外れ、粒径の小さい粒子は流れに乗って曲がりそのまま進むという原理を使い、粒径によって粒子を分級して捕集フィルターで捕集するものである。粒径には、空気力学径が用いられ、ＰＭ２．５の場合には、空気力学径が２．５マイクロメータとなる粒子のことであり、ローボリューム・エアサンプラー（捕集流量１６．６リットル毎分、捕集面積１２．５平方センチメートル）により捕集フィルターへの２４時間捕集が実施される。ここで、ＰＭ２．５では、測定原理上２．５マイクロメータ以下の粒子だけが分級されるわけではなく、分級による粒径別の透過率は、例えば、後述する図４に示したような曲線状となり、粒径別の透過率が５０％となる粒径（空気力学径）が２．５マイクロメータとなる粒子のことをさす。
なお、粒径別の透過率が５０％となる粒径（空気力学径）が２．５マイクロメータとなる粒子のことを、以下、「ＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）」と記載することとし、後述する本考案におけるＰＭ２．５分級器は、ＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）を分級するものである。
【０００４】
一方、我が国では、ＰＭ２．５に関する環境基準が２００９年９月に環境省から告示されたことから、今後、ＰＭ２．５に関しても、自治体による常時監視が全国的に開始されることが予想される。
常時監視は、上記ＦＲＭと呼ばれる米国の環境基準に則った粒子捕集装置（ローボリューム・エアサンプラー、捕集流量１６．６リットル毎分）による捕集フィルターへの２４時間の吸引捕集、または、それと等価な値を与える自動測定装置により実施されることとなろうが、後者の自動測定装置はＰＭ２．５大気微粒子の重量濃度のみが測定され、また前者のローボリューム・エアサンプラーは捕集流量が少なく、捕集面積も小さい（１２．５平方センチメートル）ことから、捕集された大気微粒子を化学分析に供してＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）を構成する化学物質の組成を調べるには困難が伴う。
【０００５】
また、上記の通常型ハイボリューム・エアサンプラーは分級器を備えていないが、粗大な粒子を捕集前に除去するための専用のスリット型のインパクター（慣性衝突分級装置）付ハイボリューム・エアサンプラーが市販されており、同じく市販されているアンダーセン・ハイボリューム・エアサンプラー（柴田科学株式会社製ＡＨ−６００Ｆ）と呼ばれる５段分級のカスケード（多段）インパクターを装着したハイボリューム・エアサンプラーの第３ステージ（５０％分離空気力学径２．０マイクロメートル）を単独で装着して微小粒子を集めることが行われてきた。なお、カスケードインパクターについては特許文献１参照。しかし、これらの専用機を新たに購入するにはコストがかかり、専用機用の特殊な形状のフィルターまたはシートを衝突捕集材として衝突板に装着するため、その製作・手配に手間がかかる。また、アンダーセン・ハイボリューム・エアサンプラーの衝突板兼インパクター・ノズル板と本体取付け部は大きく重く、強風が吹くような屋外において装着や取り外し操作に困難を伴う。さらに、これら専用機は、捕集フィルター上にどの程度の量の粒子が捕集されたのかを目視で確認することができず、現場での判断により捕集時間を延長するといった柔軟な運用を行うことができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７０２２２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案が解決しようとする課題は、従来広く用いられている通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターに、そのまま覆い被せて装着できる汎用型のＰＭ２．５分級器を提供することで、ＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）微粒子の大量捕集を、低コストで、使い勝手良く実現しようとするものである。また、本ＰＭ２．５分級器は、覆い被せて装着した状態で、通常型ハイボリューム・エアサンプラー本体の大気微粒子捕集用フィルター上の捕集状態を目視できるようにして、捕集状態の確認を実現可能としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案の通常型ハイボリューム・エアサンプラー装着用ＰＭ２．５分級器は、通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターの上部を覆うようにフィルター・ホルダーに後付けで装着するためのＰＭ２．５分級器であって、側板と、側板の下部から外側にＬ字状に外側に張り出す袴部と、側板の上部を閉じる天板と、天板の中央下部に間隔をもって支持された衝突板とからなり、前記袴部は、フィルター・ホルダーに重ねた状態でフィルター・ホルダーの固定用部材を用いて通常型ハイボリューム・エアサンプラー本体に固定するための固定用係合部を有し、袴部下面にはフィルター・ホルダーに重ねて固定したときの気密を確保するシール部材が配されており、前記側板は、透明な材料からなり、前記天板には、中心に衝突板固定部材が固定され、複数のノズル穴が、衝突板固定部材を中心として同心状に、かつ、衝突板の外周位置よりも中心寄りに設けられており、前記衝突板は円板形状で、その中心位置で前記衝突板固定部材により天板から釣り下げ状態に固定されており、衝突板の上面には衝突捕集材が置かれていることを特徴とする。
また、本考案は、上記通常型ハイボリューム・エアサンプラー装着用ＰＭ２．５分級器を装着した通常型ハイボリューム・エアサンプラーであることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００９】
本考案のＰＭ２．５分級器を用いれば、専用機を新たに購入することなく、通常型ハイボリューム・エアサンプラーに後付けすることで、ＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）微粒子の大量捕集が可能となり、導入コストが低い。
また、本考案のＰＭ２．５分級器の装着は、通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターの固定具をそのまま利用するので、新たに固定用の部品を要さず、簡単に装着することができる。
また、本考案のＰＭ２．５分級器を装着したままの状態で、透明な側板をとおして通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターを目視できるので、フィルターの色により捕集量の状況が把握でき、大気の汚染の状況によっては捕集時間を延長して粒子捕集量を増やすといった柔軟な運用が現場の判断でできる。
また、本考案のＰＭ２．５分級器では衝突版は円板形状の中心を衝突版固定ねじで支持する構造を採用したので、ノズルを通過した空気が衝突板上で外周方向に流れを曲げられた後フィルターに到達するまで経路上で、衝突板を支持するための構造物にＰＭ２．５粒子が衝突して損失を生じることがない。さらに、衝突板の取り外しが簡単で、衝突板上に置かれた衝突捕集材の交換も容易に行うことができ、また、衝突板上に置かれる衝突捕集材は、中心部に穴を一つあけただけの単なる円形のシートであるため、ユーザー側での作成が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本考案のＰＭ２．５分級器と、本考案のＰＭ２．５分級器を装着した通常型ハイボリューム・エアサンプラーを説明した図である。
【図２】図２は、本考案の実施例のＰＭ２．５分級器を説明する、平面図と、Ａ−Ａ‘断面図である。
【図３】図３は、本考案の実施例のＰＭ２．５分級器の衝突板を説明する、平面図と断面図である。
【図４】図４は、本考案の実施例のＰＭ２．５分級器を用いた場合の、粒径別の透過率を表す図であり、横軸が空気力学径μｍ（Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）、縦軸が粒子透過率％（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ）である。
【図５】図５は、通常型ハイボリューム・エアサンプラーの説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
本考案のＰＭ２．５分級器は、通常型ハイボリューム・エアサンプラー（図５参照）の大気微粒子捕集用フィルターを覆うように後付けで装着できるようにしたものであって、図１に示すように、通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターを固定するためのフィルター・ホルダー固定用部材（手回しネジ）を利用して固定できる構成となっている。本考案のＰＭ２．５分級器は、透明材からなる側板と、側板の下部から外側にＬ字状に外側に張り出す袴部と、側板の上部を閉じる天板と、天板の中央下部に間隔をもって支持された衝突板とからなり、袴部には、通常型ハイボリューム・エアサンプラーのフィルター・ホルダー固定用部材で固定できるように固定用係合部が設けてある。側板は、本考案のＰＭ２．５分級器を装着した時に、側板をとおして大気微粒子捕集用フィルターが目視できるように透明材からなっている。天板には、中心に衝突板固定部材（手回しネジ）が設けられ、同心状に複数のノズル穴が設けてある。衝突板は円形で、その中心を衝突板固定部材（手回しネジ）で天板から釣り下げられる形で着脱自在に天板に固定されている。なお、衝突板の上面には衝突捕集材が載置されており、衝突捕集された粗大粒子は必要に応じて秤量または化学分析に供される。
【００１２】
このように構成された本考案のＰＭ２．５分級器は、通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターを覆うようにかぶせ、フィルター・ホルダーの固定部と袴部の固定用係合部とが重なるようにしてフィルター・ホルダー固定用部材（手回しネジ）で同時に装着できるので、通常型ハイボリューム・エアサンプラーの本体に何ら加工を施す必要がない。そして、本考案のＰＭ２．５分級器を装着した状態の通常型ハイボリューム・エアサンプラーを作動させると、４５０リットル毎分以上で吸引された大気は天板のノズル穴から流入し衝突板に衝突して衝突板の外周方向に流れを曲げられ、このとき慣性により分級されてＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）微粒子が通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターに大量捕集される。
【実施例】
【００１３】
本考案のＰＭ２．５分級器の一実施例を図２及び図３に示す。図２の上側の図が、本実施例のＰＭ２．５分級器の平面図であり、平面図のＡ−Ａ’断面の断面図を図２の下側の図に示す。図３は、本実施例の衝突板を示す図であり、図３の上側の図が平面図であり、図３の下側の図がその直径に沿った断面図である。
図２に示すように、本実施例におけるＰＭ２．５分級器は、用いる通常型ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルター及びフィルター・ホルダーの形状に合わせてあり、ＰＭ２．５分級器の側板の下部から外側にＬ字状に張り出す袴部の外寸は２３０×３１０ｍｍであり、通常型ハイボリューム・エアサンプラーのフィルター・ホルダー固定用の四隅の固定用手回しネジを利用して固定できるように切り欠き状の固定用係合部が四隅に設けられている。また、袴部の下面には、シリコン・ゴムシートが配されており、フィルター・ホルダーに重ねて装着した際の気密が確保される。側板は厚み３ｍｍの透明なポリカーボネート材の四角筒状で、その外寸は１７９×２３１ｍｍであり、高さが６０ｍｍである。側板の上部を閉じる天板はアルミ製で、天板の中心には衝突板固定用ネジ（手回し）が設けられており、これを中心として、同心状に６列設けられた１４０個のノズル穴が、衝突板の外周位置よりも中央寄りに配されている。ノズル穴の直径は２．６ｍｍである。天板をアルミ製としたのは、天板のノズル穴を高速の気流が通るので、長期使用による穴径の変化を防止するためであるが、穴径の変化がなければアルミ製に限定されるものではない。衝突板は、図３に示すように、直径１３０ｍｍ、厚み５ｍｍの円板からなり、中心で衝突板固定用ネジにより天板に釣り下げ状態で着脱自在に天板に固定される。衝突板の上面には、衝突捕集した粗大粒子の再飛散防止または秤量・化学分析用の衝突捕集材が置かれ、当該衝突捕集材は中心部に４ｍｍの穴を開けた直径１３０ｍｍの円形状シートを用い、シートの製作・交換が容易におこなえる。
【００１４】
図４に、本実施例のＰＭ２．５分級器を、吸引流量７４０リットル毎分、衝突板と天板との間隔４ｍｍ、衝突捕集材として厚み０．５ｍｍの石英繊維フィルターにグリセリンを含浸させたものを載置した条件で用いた場合についての、粒径分級特性を示す。具体的には、本実施例のＰＭ２．５分級器を透過した浮遊粒子の空気力学径と、未透過の浮遊粒子の空気力学径とを測定することにより、各粒子径（空気力学径）ごとの透過率を計算したものである。
図４において、横軸がＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ  ｄｉａｍｅｔｅｒ（μｍ）：空気力学径、縦軸がＰａｒｔｉｃｌｅ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ（％）：粒子透過率であり、△は一回目の試行結果、□は二回目の試行結果についてプロットしたものである。図から、いずれも、ほぼ、５０％透過率が空気力学径２．５マイクロメータであったことが示されており、本考案のＰＭ２．５分級器を通常型ハイボリューム・エアサンプラーに装着して用いれば、ＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）微粒子が大気微粒子捕集用フィルターに大量捕集されることが実証された。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本考案のＰＭ２．５分級器を用いれば、広く普及している通常型ハイボリューム・エアサンプラーを用いて、ＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）微粒子を大量捕集することが簡単に可能となり、大量に捕集すればＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）微粒子の化学物質の組成も容易に調べることができるので、例えば、都市大気汚染あるいは長距離輸送によるＰＭ２．５（５０％分離空気力学径２．５マイクロメートル）微粒子の影響評価、産業環境、労働環境での健康影響評価などに利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年2月10日(2010.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ハイボリューム・エアサンプラーの大気微粒子捕集用フィルターの上部を覆うようにフィルター・ホルダーに後付けで装着するためのＰＭ２．５分級器であって、側板と、側板の下部から外側にＬ字状に外側に張り出す袴部と、側板の上部を閉じる天板と、天板の中央下部に間隔をもって支持された衝突板とからなり、
前記袴部は、フィルター・ホルダーに重ねた状態でフィルター・ホルダーの固定用部材を用いてハイボリューム・エアサンプラー本体に固定するための固定用係合部を有し、袴部下面にはフィルター・ホルダーに重ねて固定したときの気密を確保するシール部材が配されており、
前記側板は、透明な材料からなり、
前記天板には、中心に衝突板固定部材が固定され、複数のノズル穴が、衝突板固定部材を中心として同心状に、かつ、衝突板の外周位置よりも中心寄りに設けられており、
前記衝突板は円板形状で、その中心位置で前記衝突板固定部材により天板から釣り下げ状態に固定されており、衝突板の上面には衝突捕集材が置かれていることを特徴とするハイボリューム・エアサンプラー装着用ＰＭ２．５分級器。
【請求項２】
請求項１記載のハイボリューム・エアサンプラー装着用ＰＭ２．５分級器を装着したハイボリューム・エアサンプラー。