(57)【要約】【課題】連続してセンサで粉塵の濃度を測定することができる自動クリーニング機能付きピエゾバランス粉塵計を提供すること。【解決手段】一対のセンサ２５ａ，２５ｂをターンテーブル２３上に保持する。一方のセンサ上に付着した微粒子が所定の閾値を超え、発振周波数の基準周波数との差による粉塵濃度が直線性を有する範囲を超えると、ターンテーブル２３を回転させる。回転の際にセンサをクリーニングすると共にセンサを入れ替える。これによって短時間で測定を自動的に再開することができる。【選択図】図１
2016020868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の粒径を超える微粒子を取り除き、所定粒径以下の粒子を分離する分級器と、
前記分級器を通過した所定粒径以下の微粒子のみを含む空気流が導かれ、空気流に含まれる微粒子を帯電させるコロナ放電部を含むチャンバーと、
前記チャンバー内のコロナ放電部で帯電された微粒子が付着するように、前記チャンバー内に設けられた水晶発振子を有し、前記水晶発振子を用いて発振する発振回路と、
前記発振回路の発振周波数の変化に基づいて前記空気流に含まれる微粒子の濃度を測定するピエゾバランス粉塵計において、
前記チャンバーの下面を構成し、前記水晶発振子を有するセンサ台と、
前記センサ台の上面に接するように設けられたスポンジを有するクリーナーと、
所定の粉塵堆積量に達したとき、もしくは所定の時間間隔ごとに前記クリーナーを駆動することによって前記水晶発振子上の粉塵を取り除くコントローラと、を有するピエゾバランス粉塵計。
【請求項２】
前記センサ台は、回転自在の円板状のターンテーブルに含まれるものであり、前記ターンテーブルに２つ以上のセンサ台を設けた請求項１記載のピエゾバランス粉塵計。
【請求項３】
前記クリーナーは、
円板状のスポンジ取付台と、
前記スポンジ取付台に取付けられ、洗浄液を含んだスポンジと、を具備し、
前記スポンジを前記ターンテーブルに接するように配置し、前記ターンテーブル及び前記スポンジ取付台を回転させることによって前記水晶発振子上の粉塵を取り除く請求項２記載のピエゾバランス粉塵計。
【請求項４】
前記ターンテーブルは、前記水晶発振子を夫々有するセンサ台を上下動自在に保持するものであり、
前記ターンテーブルを内部に保持する円筒状のガイドレールを更に有し、
前記ガイドレールは、その内面に一定高さの環状溝を有し、
前記環状溝は、前記チャンバーの下面の位置に前記センサ台を上昇させる窪みと、前記窪みの両側にセンサ台を下降させる一対の突起とを有するものである請求項２又は３記載のピエゾバランス粉塵計。
【請求項５】
前記クリーナーは、円柱状のクリーナー台の周囲に洗浄液を含んだスポンジを巻き付けて構成されたものであり、前記クリーナー台を回転させることにより前記水晶発振子を洗浄する請求項２記載のピエゾバランス粉塵計。
【請求項６】
前記センサ台を一定間隔で直線的に移動させるリニアアクチュエータを具備し、前記センサ台を往復移動させることにより前記水晶発振子を洗浄する請求項１記載のピエゾバランス粉塵計。
【請求項７】
前記クリーナーは、
円周上に複数の貫通孔を有し、該貫通孔により前記チャンバーとセンサ台との間を連結するクリーナー板と、
前記クリーナー板の下面に取付けられ、洗浄液を含んだスポンジと、を具備し、
前記クリーナー板を回転させることによって前記水晶発振子を洗浄するものである請求項１記載のピエゾバランス粉塵計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電素子上に付着する粉塵の質量によって粉塵量を測定するためのピエゾバランス粉塵計に関し、特にセンサのクリーニングに特徴を有する自動クリーニング機能付きピエゾバランス粉塵計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年大気中の粉塵、特にＰＭ２．５の濃度が上昇しており、健康への影響が懸念されている。ＰＭ２．５など大気中の粉塵の濃度測定装置としては、光散乱方式、ベータ線吸収方式及びピエゾバランス方式の測定装置が知られている。このうち光散乱方式は光散乱量に換算係数を乗じて濃度を測定しているが、粒子の径や形状、色等によって光散乱量が変化するため、ＰＭ２．５の組成や粒径分布が季節や地域によって変動し、正確な換算係数が算出しにくいという問題点があった。又ベータ線吸収方式の計測装置は屋外の自動計測が主流となっているが、大型であるため室内測定に適さないという問題点があった。
【０００３】
非特許文献１には、ピエゾバランス方式粉塵計が示されている。この粉塵計は水晶発振子をセンサとし、コロナ放電によって粉塵を帯電させてセンサ上に粉塵を付着させ、質量に対応して発振周波数が変化することから付着した粉塵の質量の濃度を測定するものである。ある範囲内ではセンサに付着する粉塵の質量に応じて発振周波数がほぼ直線的に変化する。従ってこの特徴を利用し、所定の流量で粉塵を含む空気流をチャンバーに加えることにより、ＰＭ２．５の濃度等の空気中の粉塵濃度を測定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本カノマックス“〔０６〕ピエゾバランス粉塵計について”、〔online〕，〔平成２６年５月１２日検索〕、インターネット、〔URL http://www.kanomax.co.jp/technical/detail#0030.html〕
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら非特許文献１に示されている従来のピエゾバランス粉塵計は、センサ上に付着した粒子の質量を発振周波数として測定するため、付着した粒子の質量が規定値を超えてしまった場合には、発振周波数変化の直線性がなくなったり、発振が停止してしまうという問題点があった。そのため、粉塵計にはセンサの周波数変化から算出されるセンサ上の粉塵堆積量が所定の値を超えた場合に、センサのクリーニングを要求するメッセージを表示する機能が設けられており、作業者はクリーニング要求メッセージが表示されたタイミングでセンサ素子のクリーニングを行い、付着した粒子を除去する必要があった。
【０００６】
又従来のピエゾバランス粉塵計では、センサに付着した粒子を除去する際には、セルローススポンジが取付けられたクリーニング用のカセットを用いて作業者が洗剤を含んだセルローススポンジでセンサ上の粉塵を拭き取り、更に水を含んだセルローススポンジで洗剤を拭き取るという手間のかかる作業が必要であった。
【０００７】
更にセンサ素子のクリーニング中には測定ができないため、濃度測定を一旦中断する必要があった。しかも作業者による手動クリーニングでは１回につき３〜５分程度の測定不能時間が生じていた。また、医療機関で使用する場合などＰＭ２．５の濃度の測定では連続して長時間測定することが求められることが多いが、従来の装置では連続して測定値を出力することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような従来のピエゾバランス粉塵計の問題点に着目してなされたものであって、センサ上に付着する粉塵を自動的にクリーニングし、ほぼ中断なく連続してセンサで粉塵の濃度を測定することができる自動クリーニング機能付きピエゾバランス粉塵計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明のピエゾバランス粉塵計は、所定の粒径を超える微粒子を取り除き、所定粒径以下の粒子を分離する分級器と、前記分級器を通過した所定粒径以下の微粒子のみを含む空気流が導かれ、空気流に含まれる微粒子を帯電させるコロナ放電部を含むチャンバーと、前記チャンバー内のコロナ放電部で帯電された微粒子が付着するように、前記チャンバー内に設けられた水晶発振子を有し、前記水晶発振子を用いて発振する発振回路と、前記発振回路の発振周波数の変化に基づいて前記空気流に含まれる微粒子の濃度を測定するピエゾバランス粉塵計において、前記チャンバーの下面を構成し、前記水晶発振子を有するセンサ台と、前記センサ台の上面に接するように設けられたスポンジを有するクリーナーと、所定の粉塵堆積量に達したとき、あるいは所定の時間間隔毎に前記クリーナーを駆動することによって前記水晶発振子上の粉塵を取り除くコントローラと、を有するものである。
【００１０】
ここで前記センサ台は、回転自在の円板状のターンテーブルに含まれるものであり、前記ターンテーブルに２つ以上のセンサ台を設けるようにしてもよい。
【００１１】
ここで前記クリーナーは、円板状のスポンジ取付台と、前記スポンジ取付台に取付けられ、洗浄液を含んだスポンジと、を具備し、前記スポンジを前記ターンテーブルに接するように配置し、前記ターンテーブル及び前記スポンジ取付台を回転させることによって前記水晶発振子上の粉塵を取り除くようにしてもよい。
【００１２】
ここで前記ターンテーブルは、前記水晶発振子を夫々有するセンサ台を上下動自在に保持するものであり、前記ターンテーブルを内部に保持する円筒状のガイドレールを更に有し、前記ガイドレールは、その内面に一定高さの環状溝を有し、前記環状溝は、前記チャンバーの下面の位置に前記センサ台を上昇させる窪みと、前記窪みの両側にセンサ台を下降させる一対の突起とを有するものとしてもよい。
【００１３】
ここで前記クリーナーは、円柱状のクリーナー台の周囲に洗浄液を含んだスポンジを巻き付けて構成されたものであり、前記クリーナー台を回転させることにより前記水晶発振子を洗浄するようにしてもよい。
【００１４】
ここで前記センサ台を一定間隔で直線的に移動させるリニアアクチュエータを具備し、前記センサ台を往復移動させることにより前記水晶発振子を洗浄するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
このような特徴を有する本発明によれば、どのような濃度のエアロゾルを測定する場合であっても、自動的にセンサのクリーニングが行われるため、作業者がセンサ上の粉塵堆積量を気にすることはなくなる。本発明では粉塵堆積量、もしくは累積測定時間が規定値に達した時点で自動的にクリーニングを行っているため、欠測時間を短縮し、長時間ほぼ連続して測定を行うことができるという効果が得られる。又請求項２〜５の発明では、待機中のセンサと測定中のセンサを自動的に入れ替えることで、欠測時間を最小限に抑えることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計の主要部を示す断面図である。
【図２】図２は本実施の形態によるセンサのクリーニング機構を示す斜視図及び平面図である。
【図３】図３は本実施の形態によるピエゾバランス粉塵計のターンテーブルとその周辺部分を示す断面図である。
【図４】図４は本実施の形態によるターンテーブルとその周辺部分を示す側面図である。
【図５】図５は本実施の形態によるピエゾバランス粉塵計のターンテーブルの外周に設けられるガイドレールを示す斜視図及び断面図である。
【図６】図６は本実施の形態によるクリーニング機構を示す断面図である。
【図７】図７は本実施の形態によるクリーニング機構のスポンジ取付台を示す斜視図及び平面図である。
【図８】図８は本実施の形態によるピエゾバランス粉塵計の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】図９は本実施の形態によるピエゾバランス粉塵計の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は本実施の形態によるセルローススポンジを示す図である。
【図１１】図１１は本発明の第２の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計のクリーニング機構の主要部を示す概略斜視図である。
【図１２】図１２は本発明の第２の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計のクリーニング機構の主要部を示す断面図である。
【図１３】図１３は本発明の第３の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計のクリーニング機構を示す斜視図である。
【図１４】図１４は第３の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計のクリーニング機構を示す側面図である。
【図１５】図１５は本発明の第４の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計のクリーニング機構を示す斜視図及び上下反転させた斜視図である。
【図１６】図１６は本発明の第４の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計のクリーニング機構を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計の主要部を示す断面図である。図２は本発明の第１の実施の形態によるピエゾバランス粉塵計の特徴部分であるセンサのクリーニング機構のみを示す概略斜視図とその平面図である。これらの図に示すようにピエゾバランス粉塵計１０は空気の取込み部分にインパクタ１１が設けられる。インパクタ１１は流入口より流れ込んだ所定の粒径以上の粒子をインパクタ１１の衝突板で保持する分級器であり、所定の粒径以下の粒子のみがダクト１２を介して測定部１３に導かれる。測定部１３は、円筒形のチャンバー１４とチャンバー１４の上部に取付けられたニードルアッセンブリ１５、及び後述するテーブルを有している。又チャンバー１４は円筒状の部材であり、上部がニードルアッセンブリ１５、下部がテーブルにより密封されている。チャンバー１４の側方にはダクト１６を介して吸引ポンプ１７が取付けられている。この吸引ポンプ１７を一定速度で駆動することにより、インパクタ１１の流入口より空気を流入させて所定粒径以下の粉塵を含む空気をチャンバー１４に導き、更にチャンバー１４から気体を外部に排出することができる。
【００１８】
ニードルアッセンブリ１５はチャンバー１４の上部を覆う円筒状のホルダ１５ａと、その中心を貫通し、下端に突出させたニードル棒１５ｂを有している。ニードルアッセンブリ１５はニードル棒１５ｂの先端のニードルに高電圧、例えば５ＫＶの高電圧を印加してコロナ放電を行い、チャンバー１４に流入した空気に含まれている微粒子を帯電させるものである。これによってチャンバー１４の下面のテーブルに保持されているセンサ素子の上面に粉塵を付着させることができる。
【００１９】
次にテーブルとテーブル上のセンサを回転させるための回転機構について説明する。図３は回転機構とその周辺部分のみを示す断面図である。本図に示すように、平板状の上部サポータ２０と下部サポータ２１との間にシャフト２２が回転自在に設けられている。そしてこのシャフト２２には平たい円柱状のターンテーブル２３が取付けられ、シャフト２２と共に回転自在に保持されている。ターンテーブル２３は図２（ｂ）に示すように上面の対称な位置に円形の窪みが設けられ、この窪みの内部に一対のセンサ台２４ａ，２４ｂが埋設されている。センサ台２４ａ，２４ｂの上面には、水晶発振子から成るセンサ２５ａ，２５ｂが夫々取付けられる。ターンテーブル２３の窪み内でセンサ台２４ａ，２４ｂの下方にはばね２６ａ，２６ｂが設けられ、これらのばねによってセンサ台自体を窪みの中で一定範囲で上下動自在としている。ターンテーブル２３の側面のセンサ台２４ａ，２４ｂが埋設されている位置には、図４に示すように夫々縦長の長円形の貫通孔が設けられており、この貫通孔を貫通してセンサ台２４ａ，２４ｂの突起部２７ａ，２７ｂが夫々外に向かってわずかに突出している。そしてこの突起部２７ａ，２７ｂが突出する長円形の範囲内でセンサ台２４ａ，２４ｂが上下動自在となっている。そしてターンテーブル２３上の一対のセンサ２５ａ，２５ｂはターンテーブル２３の面とほぼ同一面上となっている。
【００２０】
ここで図２，図３の状態では、一方のセンサ台２４ａが円筒形のチャンバー１４の下面を構成しており、センサ２５ａがチャンバー１４の空間に露出している。この配置状態ではセンサ２５ａが後述する発振回路に接続されている。そしてセンサ２５ａの洗浄が必要となったときにターンテーブル２３を１８０°回転させ、センサ２５ａ，２５ｂを入れ替えるように構成している。
【００２１】
次にターンテーブル２３の外周に設けられるガイドレール２８について説明する。尚図２，図４ではガイドレール２８は省略されている。ガイドレール２８は内部にターンテーブル２３を保持する円筒形部材であって、固定されており、ターンテーブル２３はガイドレール２８の内部で回転する。図５（ａ）はこのガイドレール２８を示す斜視図、図５（ｂ）はその縦断面図である。本図に示すように円筒形のガイドレール２８の内面には一定の高さで環状の溝２９が形成されている。更にこの溝２９のチャンバー１４の下方に位置する部分には、図示のように隣接した２つの突起２９ａ，２９ｂが対称な位置に設けられ、突起２９ａ，２９ｂの中央には窪み２９ｃが設けられている。
【００２２】
この溝２９は、ガイドレール２８の内部でターンテーブル２３を回転させる際に突起部２７ａ，２７ｂを溝２９に係合させることでセンサ台２４ａ，２４ｂを一定の高さに保持するものである。チャンバー１４の下面にターンテーブル２３の面が接触しているため、チャンバー１４から空気の漏れが生じないようにする必要がある。更にターンテーブル２３を回転させる際にセンサが損傷しないようにする必要がある。そこで溝２９の突起２９ａ，２９ｂはターンテーブル２３を回転させる際にセンサの表面をわずかにチャンバー１４の下面から下方に退避させるために、窪み２９ｃは測定位置に達したときにばね２６ａ又は２６ｂによってセンサ台２５ａ又は２５ｂを押し上げるために設けられている。
【００２３】
次にターンテーブル２３に隣接して設けられる測定用圧電センサ素子をクリーニングするためのクリーナーユニットについて説明する。図6においてクリーナーユニット３０は円板状で固定されているクリーナー台３１と、その下面に一定間隔を隔ててスポンジ取付台３２が設けられる。スポンジ取付台３２は図７に斜視図及び平面図を示すように円板状であって、外周に近い上面に環状溝３３と、環状溝３３に一定の角度間隔で下面まで貫通する多数の貫通孔３４が等角度間隔で設けられる。この実施の形態では、例えば１２個の貫通孔３４が３０°の間隔で設けられている。そしてこのスポンジ取付台３２の下面にはスポンジ取付台３２と同一の円形のセルローススポンジ３５が張り付けられる。そしてセルローススポンジ３５はターンテーブル２３の上面と接触するように構成されている。
【００２４】
又クリーナー台３１の上面には洗浄液供給用のチューブ３６が取付けられ、チューブ３６は図示しない洗浄液タンクに接続されている。洗浄液、例えばエタノールをクリーナー台３１の貫通孔を介してスポンジ取付台３２の環状溝３３に供給すると、洗浄液は貫通孔３４から下面に付着したセルローススポンジ３５に行き渡ることとなる。
【００２５】
さて図６に示すようにクリーナーユニット３０は着脱自在であり、粉塵計１０に取付ける際には図２，図６（ｂ）に示すシャフト３７と連結される。連結するとスポンジ取付台３２及びスポンジ３５がシャフト３７の回転によって同時に回転することとなる。前述した下部サポータ２１は、このシャフト３７とターンテーブル２３のシャフト２２とを回転自在に保持している。
【００２６】
図８はピエゾバランス粉塵計の電気的構成を示すブロック図である。本実施の形態では粉塵堆積量が所定の値に達した時にクリーニングを行う構成となっている。本図に示すようにピエゾバランス粉塵計は２つの発振回路４１，４２を有している。発振回路４１には前述した２つのセンサ２５ａ，２５ｂの一方が、ターンテーブル２３に組み込まれた図示しないロータリーコネクタから成るスイッチング回路を介して接続される。又発振回路４２にはセンサの周波数とほぼ同一の周波数を有する水晶発振子４３が接続される。これらの発振回路４１，４２の出力はゲート回路４４に与えられる。ゲート回路４４は２つの発振回路４１，４２の発振周波数の差分値を出力するものであり、その出力はコントローラ４５に入力される。コントローラ４５内にはＩ／Ｆ回路４５ａ，ＣＰＵ４５ｂ及びメモリ４５ｃが設けられている。コントローラ４５はソフトウエアによって差分周波数を計数し、差分周波数と吸引ポンプ１７で規定される流量に基づいて現在の濃度を算出してモニタ４６に出力する。又コントローラ４５は現在の発振周波数差と閾値とを比較し、所定の閾値を超えたかどうかを判別する。この閾値は差分周波数変化の直線性が失われる周波数であり、例えば２ＫＨｚとする。そして直線性が失われる周波数となれば、クリーニング駆動部４７によってクリーニングが開始される。
【００２７】
さてクリーニング駆動部４７の出力は図１に示すモータ５１、減速ユニット５２に与えられる。クリーニング駆動部４７が駆動を開始すると、モータ５１が回転し、減速ユニット５２を介して減速させ、シャフト２２を回転させる。シャフト２２及び３７は例えばプーリー５３等で連結しておけば、これらを連動させて一定角度回動させることができる。
【００２８】
次にこの実施の形態によるピエゾバランス粉塵計の動作について説明する。まずチャンバー１４の下方にはセンサ台２４ａが位置しており、粉塵が付着していないセンサ２５ａが発振回路４１に接続されているものとする。そして動作を開始すると、まずセンサ２５ａに接続された発振回路４１と基準周波数を発振する発振回路４２とが発振し、その差分の周波数がゲート回路４４により出力される。この差分値を周波数の基準値とする。そしてインパクタ１１及び吸引ポンプ１７を駆動すると、外部からの空気がインパクタ１１を介して測定用のチャンバー１４に入り、ダクト１６を介して外部に排出される。このとき一定の流速、例えば１リットル／分の流速でインパクタ１１から所定の粒径以下の粒子のみがチャンバー１４に加えられるように制御する。そして図９のタイムチャートにおいて時刻t1に測定を開始し、チャンバー１４内でコロナ放電を行うと、空気中の粒子が帯電し、反対極性の電位に設定されている測定用のセンサ２５ａ上に粒子が付着する。その後測定を続けるとセンサ面に付着した粒子の質量が徐々に増加し、それに伴い発振回路４１の発振周波数が低下することとなる。従って差分値は図９（ａ）に示すように徐々に上昇する。粉塵の付着量に応じて発振周波数が直線的に変化する範囲では、流量と差分発振周波数の変化とによって空気中の所定粒径以下の微粒子の濃度を測定することができる。こうして測定された濃度はモニタ４６により表示される。
【００２９】
そして周波数差が所定の閾値に達する時刻t2には、質量に応じて周波数が直線的に変化しなくなる。コントローラ４５は、閾値に達したことを検知し、クリーニング駆動部４７に信号を与える。これに伴ってモータ５１が動作を開始し、減速ユニット５２を介してシャフト２２を回転させ、ターンテーブル２３の回転を開始する。図９（ｂ）は図２（ｂ）に示すｙ軸方向に投影したセンサ２５ａ，２５ｂの位置を縦軸としている。
【００３０】
ターンテーブル２３が回転を開始した直後には、センサ台２４ａの突起２７ａがガイドレール２８の突起２９ａの位置を通過するため、センサ台自体がわずかに下方に押し下げられるため、チャンバー１４の下面にセンサ２５ａが直接接触することはない。そしてこの突起２９ａを通過し、更にターンテーブル２３が回転を継続すると、図１０に示すようにセンサ２３ａがクリーナーユニット３０のセルローススポンジ３５に接している部分の下部を通過するときにセンサ２５ａの表面の粉塵がクリーニングされることとなる。このときもう１つのセンサ２５ｂがチャンバー１４内に入る。この回転途中ではチャンバー１４の円筒形の側壁の下方に入るときにセンサ台２４ｂの突起２９ｂを通過し、センサ台２４ｂがわずかに下部に退避するため、センサ２５ｂ自体が損傷することはない。センサ台２４ｂがチャンバー１４の真下に位置するとセンサ台２４ｂの突起部２７ｂが窪み２９ｃに係合してセンサ台２４ｂがばねによって上部に押し上げられる。こうして図９（ｂ）に示すように、時刻t2からt3の間にセンサ２５ａとセンサ２５ｂとが測定位置と待機位置を入れ替えることとなる。
【００３１】
こうして清掃済みのセンサ２５ｂがチャンバー１４内に入ると、センサ２５ｂが発振回路４１に接続されることとなる。そしてこの発振回路４１と基準周波数を発振する発振回路４２とが発振し、その差分の周波数がゲート回路より出力される。この差分値を周波数差の新たな基準値として時刻t3以後の測定を継続することができる。センサ２５ｂに付着する粉塵質量が規定値を超えるt4には、再びクリーニング駆動部４７より駆動信号が出力され、同様にターンテーブル２３及びスポンジ取付台３２を回転させ、同様にして測定を継続することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態ではセンサ上の粉塵堆積量が所定の値に達したときにクリーニングを開始したが、あらかじめ測定する環境の粉塵濃度の最大値が想定可能な場合は、最大粉塵濃度を基に、センサ上の堆積粉塵量が上限値に達する最短時間を算出し、その最短時間より短い周期でクリーニングを行うように構成することも可能である。
【００３３】
図１０はセルローススポンジ３５の下面を示す図である。図１０（ａ）は第１回のクリーニングをＣ１として示している。図示のようにセルローススポンジ３５がターンテーブル２３のセンサをクリーニングすると、クリーニングによってセルローススポンジ３５の面に粉塵が付着することとなる。図１０ではこの付着する面をハッチングで示している。図１０（ｂ）に示すように第２回のクリーニングをＣ２とすると、Ｃ１の終了部分とＣ２の開始部分とは図示のように重なっている。同様に図１０（ｃ）に示すように第３回のクリーニングをＣ３とすると、Ｃ２の終了部分とＣ３の開始部分とは図示のように重なっている。このようにセンサが通過する軌跡等一部が重なっていても、最終の通過部分が新たな面であれば、十分にクリーニングを行うことができる。
【００３４】
そしてセルローススポンジ３５の面が全て使用済みとなればクリーナーユニット３０を取り外して洗浄し、再びシャフト上に取付けることによって測定を継続することができる。クリーニング前後の周波数変化に基づいてセルローススポンジの洗浄効果をコントローラ４５が判断し、セルローススポンジ３５のメンテナンスが必要であることを知らせるメッセージをモニタ４６に表示するように構成することで、使用者はセルローススポンジのメンテナンス時期を知ることができる。
【００３５】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態においてもセンサがターンテーブル２３上に一対配置されており、交互にセンサを使用して発振させることは前述した第１の実施の形態と同様であり、詳細な構成については省略する。この実施の形態はターンテーブル２３に保持された一対のセンサ２５ａ，２５ｂをクリーニングする機構のみが異なっており、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。図１１はこの実施の形態のクリーニング機構を示す概略図、図１２はその断面図である。これらの図に示すように、ターンテーブルの側方にガイド６１が固定されている。そしてガイド６１はねじ溝６１ａが形成された貫通孔を有している。クリーナーシャフト６２にもねじ溝が形成され、ねじ溝６１ａに噛合している。クリーナーシャフト６２の先には円柱形のクリーナー台６３が取付けられ、その外周部分をクリーナー用の洗浄液を含んだスポンジ６４としている。そしてターンテーブル２３の測定中ではないセンサ２５ｂにはクリーナーのスポンジ６４が接触している。
【００３６】
この実施の形態においても一方のセンサを発振させ基準周波数との差が閾値に達すると、ターンテーブル２３を１８０°回転させる。ターンテーブル２３を１８０°回転させると、使用済みのセンサがこの実施の形態のクリーナー機構のクリーナー台６３の真下に位置することとなる。その後シャフト６２を回転させ、クリーナー台６３を回転させつつシャフト６２を徐々に図１２の右方向に移動させてクリーニングする。こうすればスポンジ６４の接触面がシャフトの進行につれて変化していくため、センサをクリーニングすることができる。
【００３７】
尚この実施の形態では、ターンテーブル２３の測定中ではないセンサにはクリーナーのスポンジ６４を接触させているが、待機位置でクリーナースポンジ６４と待機中のセンサとが接触していなくてもよい。例えば、クリーニングの際にターンテーブルを一旦止めてセンサ上の粉塵を除去し、クリーニング終了後にセンサを待機位置に移動させてもよい。又ターンテーブルを回転しながらもクリーナーも回転させて粉塵を除去してもよい。
【００３８】
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図１３は本実施の形態のクリーニング機構の主要部を示す斜視図、図１４はその縦断面図である。この実施の形態では図８の発振回路４１に１つのセンサ７０のみが接続されており、常に発振回路４２の基準発振周波数との差によって粉塵濃度を測定している。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。この実施の形態では１つのセンサ７０がセンサ台７１に保持され、センサ台７１はリニアアクチュエータ７２によって左右に移動自在に構成されている。図１４の実線で示すように、センサ台７１がリニアアクチュエータ７２によって右方向に移動し、チャンバー１４の真下に位置したときに測定状態となる。そしてセンサ７０上に粉塵の堆積量が所定値を超えた場合には、一旦測定を中止してリニアアクチュエータ７２によってセンサ台７１を図１４の破線で示す位置に達するまで左方向に移動させる。そして第１の実施の形態と同様にセルローススポンジを下面に有するクリーナーユニットを設け、これを回転させることでセンサ面をクリーニングする。そしてクリーニングを終了すると、温風ブロア７３よりセンサ面に温風を吹きつけ、センサ面の洗浄液を乾燥させる。そしてセンサの乾燥が終わればセンサ台７１を再びチャンバー１４の直下に移動させて測定を再開する。この実施の形態では、２つのセンサを用いて切換える第１，第２の実施の形態に比べてデータ欠損の時間は少し長くなるが、より簡単な構造でクリーニングを行うことができる。
【００３９】
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。図１５（ａ）は第４の実施の形態のクリーニング機構とその周辺部分のみを示す斜視図、図１５（ｂ）は上下を逆転させた斜視図である。又図１６はこの実施の形態のクリーニング機構の断面図である。この実施の形態では第３の実施の形態と同様に、発振回路４１に１つのセンサ８０のみが接続されている。センサ８０はセンサ台８１上に保持されており、センサ台８１の上部にチャンバー１４が設けられる。センサ台８１の上部の外周部分はテーパ状に形成される。そしてセンサ台８１はセンサユニット保持台８２の窪みに埋設され、ばね８３によって常に上向きに付勢された状態で保持されている。一方クリーナーユニットは円板状のクリーナー板８４と、その下面の洗浄液を含んだスポンジ８５及びシャフト８６を有している。クリーナー板８４及びスポンジ８５は一定の角度間隔で貫通孔が設けられている。この貫通孔の間のスポンジがクリーニングに利用される領域となる。
【００４０】
この実施の形態では通常はチャンバー１４の下面はクリーナー板８４の貫通孔によって直接センサ台８１が位置し、センサ８０が発振回路に接続されて粉塵濃度の測定を行っている。そしてセンサ上に堆積する粉塵質量が増加し、発振周波数差が閾値に達すると、クリーナー板８４を一定角度回転させる。このときにセンサ台８１の上面がテーパ状となっているため、ばね８３のばね力に抗してセンサ台８１が押し下げられ、センサ８０の上面がスポンジ８５に接触し、センサ８０をクリーニングすることができる。更にクリーナー板８４の回転を続けると、次の貫通孔に達する。そうすればセンサ台８１がばね８３によって押し上げられ、チャンバーの下面が直接センサ台８１に接触することとなる。この実施の形態では、２つのセンサを用いて切換える第１，第２の実施の形態に比べてデータ欠損の時間は少し長くなるが、クリーナー板を回転させることにより簡易にクリーニングを行うことができる。
【００４１】
尚この実施の形態では、クリーナー板８４を多数の貫通孔を有する円板としているが、多数の貫通孔を有する平板とし、この平板を長手方向に移動させても同様にクリーニングを行うことができる。又この実施の形態ではセンサ台８１の上面をテーパ状としているが、クリーナー板８４の貫通孔の下面が下に広がった形状としても同様にしてクリーナー板の回転時にセンサをクリーニングすることができる。
【００４２】
又前述した各実施の形態では、空気中の微粒子の分級器としてインパクタを用いているが、分級器としてサイクロンを用いることもできる。
【００４３】
また、前述の各実施の形態ではセンサが一つの場合と二つの場合について説明したが、ターンテーブルにセンサが２つ配置された実施の形態の場合には、ターンテーブルに3つ以上のセンサを配置することによって、センサ切り替え時間を短縮し、欠測時間をさらに短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明はピエゾバランス粉塵計において長時間連続して測定することができ、ＰＭ２．５の濃度測定などに有用に用いることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ピエゾバランス粉塵計
１１  インパクタ
１２，１６  ダクト
１３  測定部
１４  チャンバー
１５  ニードルアッセンブリ
１７  吸引ポンプ
２０  上部サポータ
２１  下部サポータ
２２  シャフト
２３  ターンテーブル
２４ａ，２４ｂ  センサ台
２５ａ，２５ｂ  センサ
２６ａ，２６ｂ  ばね
２７ａ，２７ｂ  突起部
２８  ガイドレール
２９  溝
２９ａ，２９ｂ  突起
２９ｃ  窪み
３０  クリーナーユニット
３１  クリーナー台
３２  スポンジ取付台
３３  窪み
３４  貫通孔
３５  スポンジ
３６  チューブ
３７  シャフト
４１，４２  発振回路
４３  水晶発振子
４４  ゲート回路
４５  コントローラ
４５ａ  I／Ｆ
４５ｂ  ＣＰＵ
４５ｃ  メモリ
４６  モニタ
４７  クリーニング駆動部
５１  モータ
５２  減速ユニット
５３  プーリー
６１  ガイド
６１ａ  ねじ溝
６２  クリーナーシャフト
６３  クリーナー
６４  スポンジ
７０，８０  センサ
７１，８１  センサ台
７２  リニアアクチュエータ
７３  温風ブロア
８２  センサユニット保持台
８３  ばね
８４  クリーナー板
８５  スポンジ
８６  シャフト
【図１】
2016020868.tif 000003
【図２】
2016020868.tif 000004
【図３】
2016020868.tif 000005
【図４】
2016020868.tif 000006
【図５】
2016020868.tif 000007
【図６】
2016020868.tif 000008
【図７】
2016020868.tif 000009
【図８】
2016020868.tif 000010
【図９】
2016020868.tif 000011
【図１０】
2016020868.tif 000012
【図１１】
2016020868.tif 000013
【図１２】
2016020868.tif 000014
【図１３】
2016020868.tif 000015
【図１４】
2016020868.tif 000016
【図１５】
2016020868.tif 000017
【図１６】
2016020868.tif 000018