PM2.5 に対するフィルタ捕集率評価指針
ISO/TC142 フィルタ試験分科会（PM2.5 小委員会）
2017 年 12 月 20 日（改訂版）

序文

3.2

空気力学相当径

従来から日本の環境基準は大気中に浮遊する粒径 10μm

その粒子の終末沈降速度と等しい、密度 1g/cm3 の球形粒以下の粒子を浮遊粒子状物質（SPM）と定義している。その子の直径。終末沈降速度は、粒子の大きさ、形状、密度のなかで粒径 2.5μm 以下の小さなものが微小粒子状物質関数となるが、空気力学相当径を用いることにより、これ（PM2.5）と呼ばれている。最近、PM2.5 に関するフィルタのらの影響を排除して、粒子のろ過、沈着を予測することが効果とその選定方法に関する関心が高くなってきた。本指可能になる。

針は PM2.5 に対するフィルタ捕集率を表すための指針を与3.3えるものである。

光散乱相当径

その粒子の光散乱強度と等しい光散乱強度を有する真球のポリスチレンラテックス（PSL）粒子の直径

1.

適用範囲

3.4

この指針は、JIS B 9908（換気用エアフィルタユニット・MPPS（最大透過率粒径 Most Penetrating ParticleSize)

換気用電気集じん器の試験方法）に定める試験方法形式 2

通常、MPPS は最小の捕集効率を与える粒径として定義

で試験が行われるエアフィルタを対象に、PM2.5 に対する捕され、ろ過速度、フィルタ構造によって変化するが、ここ集率評価方法を規定する。

では 0.4μm と規程する。

試験方法形式 3（質量法）の試験による粗じん用フィルタを用いたパネル型エアフィルタ及びユニット型エアフィ

4

ルタ及び自動巻取形エアフィルタは PM2.5 に対する捕集率4.1が小さいため適用除外とする。

PM2.5 の発生由来と健康への影響
発生由来

PM2.5 の発生由来にはディーゼルエンジン、工場・事業場での燃料の燃焼などからの一次粒子と、ガス状で排出され

2.

引用規

たものが大気中で反応生成してできた硫酸塩、硝酸塩、揮次にあげる規格は、この指針に引用されることによって発性有機化合物から生成した有機炭素粒子などの二次粒子この指針の規定の一部を構成する。これらの引用規格は、がある。

その最新版を適用する。

4.2 健康への影響

JIS B 9908 換気用フィルタユニット、換気用電気集じん

PM10 あるいは SPM は鼻腔、咽頭部，喉部での沈着を免れ、器の性能試験方法胸部（肺）に沈着する。このうち，粒径の小さな PM2.5 は，JIS Z 8103 計測用語

肺の深部（肺胞部）まで到達し、沈着部位に 24 時間以上滞JIS Z 8122 コンタミネーションコントロール用語留する。このため，PM2.5 は，気管支部に沈着する粒子より

JIS B 9921 光散乱式気中粒子計測器

も人体への影響が大きく，呼吸器・循環器系疾患や死亡率―

校正方法及び検証方法に影響すると報告されている 1),2)。各自治体は常時、大気JIS Z 8851 大気中の PM2.5 測定用サンプラのモニタリングを行っており、環境省は Web サイトの大気JIS Z 8901

試験用粉体及び試験用粒子

汚染物質広域監視システム「そらまめ君」で PM2.5 のデータ

JISZ 8819-2

粒子径測定結果の表現―第２部：粒子径分布を常時更新している。濃度が基準値を超えるような時は、からの平均粒子径又は平均粒子直径及びモーメントの計算できるだけ外出を控え、マスクや空気清浄機などで身を守るなどの注意が必要である。

3.

用語の定義

この指針で用いる主な用語の定義は、JIS Z 8103 および
JIS Z 8122 によるほか、次による。
3.1

PM2.5

5. PM2.5 に対するフィルタ捕集率
大気塵あるいは PM2.5 の組成は複雑で，場所によって構成成分が大きく異なるため，一概にその生体影響を議論する

粒径 2.5μm の粒子を 50％の割合で分離できる分粒装置ことは困難である。ここでは，大気塵の生体影響が粒子のを用いて、粒径の大きい粒子を除去した後に採取される粒質量に比例するという前提で，PM2.5 に対する質量基準のフ子。2.5μm だけでなくそれ以下の微小粒子を含む全ての粒ィルタ捕集率の求め方について示す。また，フィルタは粒子状物質。ここでいう粒径は空気力学径であり、その粒子子がフィルタ内部に堆積するにつれて，圧力損失は上昇し，の重力終末沈降速度と同じ沈降速度を持つ密度 1 g/cm3 のフィルタの捕集効率も変化する。一般に，静電気を利用し球形粒子の直径。

たフィルタでは捕集効率は粉塵負荷とともに低下し，機械的な捕集機構（慣性，重力，さえぎり，拡散）を利用した存在する。従って PM2.5 の粒度分布は 0.5μm だけにピークフィルタでは捕集効率は増加する。したがって，フィルタを持つ分布に近いものである。

性能を記述にあたり，初期捕集率，除電後のフィルタ初期

5.3

大気の粒径分布モデル

効率（静電気を利用したフィルタの場合），あるいは，粉塵大気塵の粒径分布は図 1 に示すように 2 峰分布で与えら負荷後の捕集率のいずれを採用するかは，フィルタの用途れるので，それぞれの峰について対数正規分布を仮定する（ユーザーの判断）に委ねる。と，質量規準の粒径分布関数 qm(ln Dp)は次式で与えられる。

さらに、いずれの捕集率を用いるにせよ，JISB9908 を適=用すると個数基準の粒径別捕集率（部分捕集効率）が測定されるので，ここでは，大気塵の個数濃度分布関数と，∙

JISB9908 により測定された個数基準の粒径別捕集率が与,∙,,+ (1 − ),（8）

えられた場合の，PM2.5 の質量基準の捕集率の求め方を示す。

ここで，x は 2 峰分布の小粒径側の峰を構成する粒子の質

5.1

量分率，Dpg は質量基準の幾何平均径，σg は質量基準の幾

大気塵の濃度分布関数

大気塵の濃度分布測定法としては，①質量法：アンダーセンエアサンプラー（ALV, Andersen Low Volume Sampler）

何標準偏差である。
対数正規分布関数は次式で与えられる。

等を用いて，大気塵を分級してサンプリングし，各粒径区分の粒子質量を求める方法，②個数法：JISB9908 に規定さlnれているように，粒径識別能を有する粒子計数器（パーテ,,=√!

exp %&' ( &'!
))!

*(9)

ィクルカウンタ，OPC）を用いて，各粒径区分の粒子の個数を求める方法，に大別される。粒径分布関数は、一般的に大気塵の粒径分布は，場所，時間によって大きく異なるが，以下のように考えることできる。

ここでは，都市部の粒径分布を標準とした場合に、次の値

いま，粒子径 Dp～Dp+dDp の粒子の質量濃度を dm とすると，を採用する。

dm=MFm(Dp) dDp（1）：x=0.5

小粒子／大粒子混合比

ここで，M は粒子の総質量濃度，Fm(Dp)は質量基準の粒度分

小粒径側粒子の幾何平均径：Dpg1= 0.5 ・m布関数である。①の質量法を用いると，各粒径区分の粒子小粒径側粒子の幾何標準偏差：σg1=1.8の質量Δm：

大粒径側粒子の幾何平均径：Dpg2= 4.0 ・m

Δ m= M Fm (D p) Δ Dp

（2）

大粒径側粒子の幾何標準偏差：σg2=1.5より，質量基準の粒径分布関数（確率密度関数）を，Fm(Dp)=（Δm／M）／ΔDp(3)
自排局として求められる。

都市部

dn=N Fn(Dp) dDp

dm/d(ln Dp) [µg/m3]

一方，粒径 Dp～Dp+dDp の粒子の個数濃度を dn とすると，（4）

ここで，N は粒子の総個数濃度，Fn(Dp)は個数基準の粒径分布関数である。②の個数法を用いると，各粒径区分の粒子の個数Δn：Δ n= N Fn (D p) Δ Dp

（5）より，個数基準の粒径分布関数（確率密度関数）

Fn(Dp)=（Δn／N）／ΔDp

非都市部

(6)

を求められる。

粒径 Dp [µm]図１

粒子の形状が球形で、粒子の密度(ρP)が一様と仮定するALV によって測定された粒子状物質質量濃度の粒径分布（平成 13～18 年度の平均値）と、質量基準と個数基準の粒径分布関数の間には，m=(π/6)ρP・Dp3 であるから，(2), (5)式より，次の関係が成立する。

N Fn(Dp)・(π/6)ρP・Dp3= M Fm(Dp)
5.2

（7）

大気塵の粒径平成 13 年度(2001 年度）より平成 18 年度（2006 年（8）および(9)式から標準の粒径分布関数を計算した結果を表 1 と図 2 に示す。粒径範囲は幾何平均径の精度が低下しないよう上下限の差を小さくした。またなるべく対数的に等間隔となるようにした。

度）の計 6 年間にわたって実施された環境省の微小粒子状物質曝露影響調査報告書（平成 19 年 7 月）3）によると，ALV

表1によって測定された大気塵の粒径分布は図１に示すような大気粒子モデルの粒径別の標準粒径分布関数
光散乱相当径（μm）

標準粒径分布を持つ。この図の横軸の粒径は，空気力学相当径であ分布関数る。この図から，PM2.5 の粒径分布は，およそ 0.5μm と 5μm下に濃度のピークをもつ 2 峰分布で、2 山の谷部は 1-2μm に限

上限

幾何平均

対数粒径間
隔(-)

+,+,-=.6∆ln. +, ∙ +,-= ln,-(%)

01 = 2 0= 2 07.6,

3.64482 3827.6

44(10)
(11)

0.3

0.5

0.39

0.51

30.8870.50.70.590.3432.583

0.7

1.00.84

0.3623.160

ここで，（10）式の分母は PM2.5 の質量濃度である。(11)式

1.01.31.140.2613.105を用いることで、PM2.5 の質量濃度を求めなくとも、粒径1.31.61.440.218.768

分布関数の積分値を基準に質量基準の捕集率を求めること

1.62.21.880.3211.312ができる。

2.23.02.570.3127.812

PM2.5 の個数基準の粒径分布関数 qn(Dp)とすると、個数基77準と質量基準の粒径分布の関係は(7)式を参考に次式で示40される。

35N∙

qm(lnDp) (%)

30@=3∙(12)(10)、(12)式より次式が求まる。

2501 =

20.6<? B2 067@;

4EC3 .6(13)15

ここで、PM2.5 は、(10)式の分母に相当する PM2.5 の質量濃10度である。PM2.5 の個数濃度分布が測定される場合、(12)5式を用いることで、JISB9908 によって求めた個数基準の粒径別捕集率から、PM2.5 の質量基準の捕集率を求めること00.1110ができる。

図2

標準粒径分布フィルタの粒径別捕集率

JISB9908 に よ れ ば ， 初 期 の フ ィ ル タ の 粒 径 別 捕 集 率E(Dp)は，JIS-11 種粉体（関東ローム粉）を用いてパーティ

捕集率Ｅ(Dp)[％]Dp(μm)

5.4∙ (<⁄6) ∙ ? ∙;クルカウンタ（OPC）で測定され，0.3μm から 5μm の範囲で粒径別に図 3 のように与えられる。ここで，図 3 の横軸の粒径は光散乱相当径である。この図に示すように，一般

10090807060504030201000.1に，フィルタの粒径別捕集率 E(Dp)は，0.3～0.5μm の範囲

1
粒子径10Dp[μm]で捕集率は最小となる。この最小の捕集効率を与える粒径Dp,min を最大透過粒径（MPPS）と呼ぶ。
図 4 はアンダーセンエアサンプラ（ALV）とパーティクルカウンタ（OPC）によって測定した JIS-11 種粉体の粒度分布を比較したものである 4)。同図に示すように，ALV で測定された質量基準の粒径分布を個数基準に換算すると，OPCで測定された個数基準の粒径分布とほぼ一致することがわかる。このことから，JIS-11 種粉体の場合，OPC で測定された光散乱相当径は空気力学相当径に等しいと言える。したがって，JIS-11 種粉体を用いて測定した粒径別捕集率（図 3）は，空気力学径に対する捕集率として採用することが可能である。
5.5

PM2.5 に対するフィルタ捕集率

PM2.5 の質量基準の捕集率 ET は，質量基準の粒径分布関数 qm(Dp)とフィルタの粒径別捕集率 E(Dp)を用いて次式によって計算できる。

図3

パーティクルカウンタ（OPC）によって測定された
粒径別フィルタ捕集率

アンダーセンエアサンプラ（ALV）とパーティクルカより大きいから，式（10）(または、(11)式)より，ET≧E(Dp,min)ウンタ（OPC）による JIS-11 種粉体の粒径分布測定結果のが得られる。このことから，JISB9908 で測定された MPPS

比較（最小捕集率）における粒径別捕集率 E(Dp,min)を PM2.5 に対図4するフィルタ捕集率として採用すれば，もっとも安全側の値を与えることができる。

6. 最小捕集率
粒径別捕集率 E(Dp)は常に MPPS における捕集率 E(Dp,min)附属書(計算例)
A.1

PM2.5 に対するフィルタ捕集率の計算例

フィルタの粒径別捕集率の実測例を附属書表 1 と附属書附属書表 1

捕集率Ｅ(Dp)[％]

図 1 に示す。
フィルタの部分捕集率

下限粒上限粒径

幾何平均径

初期捕集径(・m)(・m)(・m)率(%)+,+,-0= . +, ∙ +,-0.3

0.50.39610.50.70.59660.710.847211.31.14781.31.61.4483

1.62.21.8888

2..232.5794,

1009080706050403020
1000.11粒子径
附属書図 110Dp[μm]

フィルタの捕集率(11)式により PM2.5 の捕集率を計算し、附属書表 2 を得る。
この場合、PM2.5 の捕集率は 72.9％である。

附属書表 2PM2.5 捕集率の計算例
標準粒径

粒径別捕

分布関数

集率（％）

光散乱相当径（μm）
下限粒径

上限粒径

幾何平均径

対数粒径

(・m)

(・m)

(・m)

間隔+,+,-,= . +, ∙ +,-∆ln,= ln

0.39(－)

,-

0.3

0.5

0.5

0.7

0.59

0.34

0.7

1

0.84

0.36

1

1.3

1.14

0.26

1.3

1.6

1.44

1.6

2.2

1.88

2.2

3.0

2.57,

+G

15.7529.609

32.58366

11.0787.311

23.160

72

8.338

6.003

13.105

78

3.407

2.657

0.21

8.768

83

1.841

1.528

0.32

11.312

88

3.620

3.186

0.31

27.812

94

8.622

8.105

52.65838.399PM2.5 捕集率および最小捕集率の報告は次による。
A.2.1 標準粒径分布と初期粒径別の部分捕集率
本文の表 1、図 2 および図 3 による。
PM2.5 捕集率および最小捕集率（粒径 0.4μm 捕集

附属書表 2 および附属書表 3 による。

+G

PM2.5 初 期

61A.2 報告例率）（初期）

0,,捕集率(%)
E(PM2.5),0.51

Σ

A.2.2,× ∆ln

× ∆ln
×0/10030.88772.9附属書表 3PM2.5 に対する粒子捕集率報告様式

PM2.5 に対する粒子捕集率報告書
報

告日：****年**月**日

報

試験フィルタ

告者：ABC 会社

試験場所：ABC 会社

名称：****

温湿度：22 ℃，50 ％

型番：****

試験規格：JIS B 9908 (2011)

寸法（縦×横×奥行）：610×610×290 mm

試験風量：56m3/min、ろ材試験速度：0.1 m/s

製造業者：ABC 会社

捕集率試験エアロゾル：JIS-11 種試験用粉体

ろ材材質：合成繊維（非エレクトレット）

除電後捕集率試験エアロゾル：PAO

PM2.5 捕集率：72.9％

最小捕集率(0.4μm)（初期）：61％

A.3 PM2.5 捕集率と JIS B 9908:2011 初期捕集率の関係（参考例）

を計算した場合の、PM2.5 捕集率と JISB9908 初期捕集率の関係を附属書図 3 に示す。0.4μm と 0.7μm の捕集率をパラメータに用いて比較する。

PM2.5捕集率（％）

附属書図 2 に示す初期捕集率の例を用いて PM2.5 捕集率10080600.4μm
0.7μm

40200.4μm より 0.7μm の方がより PM2.5 捕集率に近似した関係がみられる。これは一例であり、附属書図 2 によって附属00

書図 3 は変化する。

50JISB9908初期捕集率（％）

附属書図 3PM2.5 捕集率の関係（例）100
JISB9908初期捕集率（％）

JIS B 9908:2011 初期捕集率と8060402000.1

1粒径(μm)

附属書図 2JIS B 9908:2011 初期捕集率の例

10100解この解説は、本件及び附属書に規定・記録した事柄、参説
本指針はこれらの意見をできるだけ反映したもので考に記録した事柄、並びにこれらに関連した事柄を説明すある。

るもので、指針の一部ではない。

参考文献

1.

2）D. W. Dockery, et. al., An association between

1）環境省「微小粒子状物質(PM2.5)に関する情報」

指針制定の経緯

最近、本協会やフィルタメーカに対して PM2.5 に関するフ

air pollution and mortality in six U.S. Cities, New

ィルタの問合せが急増している。フィルタの効果はどれく

England J. of Medicine, 329, 24 (1993)

らいなのか？フィルタはどのように選定するのか？など。

3）環境省

しかしまだ PM2.5 に対するフィルタ性能を示す一定の基準

4)大谷ら:一般換気用エアフィルタ試験粒子への JIS-11 粉がなく各社各様で対応しているのが現状である。

体の適用、エアロゾル研究、14（1）、5-11（2009）

一方、ISO/TC142/WG3 では PM2.5 基準によるフィルタ性能5)5)

微小粒子状物質曝露影響調査報告書

ISO CD16890-1 Air filters for general ventilation

に関するプロジェクト 16890 Part1 が進行している 。し－Part1；Technical

かしまだ審議段階であり、ISO 規格が成立するのは早くてefficiency

Specifications, requirements and2016 年の予定である。

Particulate Matter(PM)

そこで ISO/TC142 のフィルタ試験分科会（PM2.5 小委員会）

6) PM2.5 小委員会：PM2.5 に対するフィルタ性能に関して、は 2013 年 5 月に検討を開始した。機関誌「空気清浄」7 月

空気清浄、7 月号（2013）classification

systembasedupon号（2013 年）には「PM2.5 に対するフィルタ性能に関して」と題して基本的な考え方を掲載し、関係方々からの意見を求めた。

ISO/TC142 のフィルタ試験分科会（PM2.5 小委員会）の構成

2.

審議中に問題となった課題・事項

委員長

大谷吉生 （金沢大学）

委員からの指摘事項は以下とおりである。

委員

浅田康裕

(東レ㈱)

PM 2.5 に 対 す る フ ィ ル タ 捕 集 率 は 質 量 基 準 で 示

今野貴博(日本エアフィルター㈱)す こ と 。ま た 、JIS B 9908 で 測 定 さ れ る 捕 集 率 と の 相

大垣(日本バイリーン㈱)関を示すこと。

奥山一博(日本エアフィルター㈱)2.2 JISB9908 ではパーティクルカウンタの粒径区分は 4 区

片岡幸一(金井重要工業㈱)分以上で上限と下限粒径の幾何学平均で粒径を表すことと近藤(リオン㈱)しているが、PM2.5 を評価する場合に、粒径区分の幅が捕集

桜井芳夫(日本ケンブリッジフィルター㈱)率に大きく影響する。そのため粒径区分の幅はできるだけ佐野義哉(ニッタ㈱)

小さくし、その間隔はできるだけ等間隔とすることが重要

新舎範一(日本無機㈱)

である。

杉田直記

(ミドリ安全㈱)

田中

2.1

郁豊

(東京ダイレック㈱)気 塵 の 粒 径 分 布 デ ー タ か ら 計 算 に よ っ て PM 2.5 捕 集 率

田中広志(日本バイリーン㈱)を 算 出 す る の で 、指 針 の 中 で 表 示 す る 粒 径 は そ の 定 義

包理(日本無機㈱)(光 散 乱 径 か 空 気 力 学 径 か )を 明 確 に 区 別 し て お く 必

林敏昭(東洋紡㈱)

要 が あ る 。 同 様 に 、 大 気 塵 の 粒 径 分 布 の 濃 度 基 準 (個広田祥二(㈱アクシー)

数 濃 度 基 準 か 質 量 濃 度 基 準 か )も 明 確 に し て お く 必 要

水井和正(ダイニック㈱)が あ る 。大 気 塵 の 粒 径 分 布 に お い て は 、個 数 基 準 と 質

猪原正泰((公社)日本空気清浄協会)

2.3

JIS B 9908 で 測 定 し た 粒 径 別 捕 集 率 デ ー タ と 大豊量基準の換算式を入れた方が良い。
2.4

大気塵の粒径分布の測定方法を解説の中に加えた 方 が 良 い 。 ま た 、 粒 径 の 定 義 (光 散 乱 径 ， 空 気 力 学径 )や 濃 度 基 準 (個 数 基 準 ， 質 量 基 準 )の 説 明 を 入 れ た方が良い。
2.5JIS B 9908 で 測 定 さ れ る 捕 集 率 (0.4μ m， 0.7μm)と PM 2.5 捕 集 率 の 相 関 を 示 す こ と が で き れ ば 良 い 。

敬称略