JPH07151664A - 気体中の塵埃粒子の質量濃度を測定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動子の構造が簡単となり、共振振動が安定
し、かつ、連続的に微小な塵埃粒子の質量濃度を近リャ
ル・タイムで計測するマイクロ・バランス法による塵埃
粒子の質量濃度の測定方法を提供する。 【構成】 振動子１の一端を固定端とし、他の自由端
３′に濾紙５を装着し、吸気管により前記濾紙５上に気
体中の塵埃粒子を採取し、前記塵埃粒子の質量増加に伴
う前記振動子１の共振振動数の変化から、前記塵埃粒子
の質量濃度を近リャルタイムで計測するマイクロ・バラ
ンス法による塵埃粒子質量濃度を測定する方法におい
て、前記振動子１の他の自由端３′に弾性体細管１３を
直接接続し、弾性体細管１３により前記前記濾紙５から
気体を吸い込ませ、前記塵埃粒子の採取し測定すること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として種々の作業・
生産・生活等の諸環境または固定および移動発生源にお
いて、空気、大気または排ガス中の浮遊塵埃粒子等の質
量濃度を近リャルタイムで長期間にわたり連続計測でき
る、取り扱いが簡便で、比較的、安価なモニターを提供
し、高度の環境・労働衛生管理あるいは生産工程におけ
る品質管理等を可能にするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、気体中の塵埃粒子の質量濃度測定
方法においては、種々の環境空気中あるいは排ガス中の
浮遊塵埃粒子の質量濃度を計測する代表的な例として、 （１）濾紙法による技術がある。 （２）β線減衰法（Ｂｅｔａｒａｙ Ａｔｔｅｎｕａｔ
ｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ，以下、ＢＡＭ法と略称する）に
よる技術がある。 （３）水晶振動子質量マイクロ・バランス法（Ｑｕａｒ
ｔｚＯｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｍａｓｓ Ｍｉｃｒｏｂ
ａｌａｎｃｅＭｅｔｈｏｄ，以下、ＱＣＭ法と略称す
る）による技術がある。 （４） テーパー状片持梁振動子マイクロ・バランス法
（ＴａｐｅｒｅｄＥｌｅｍｅｎｔ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉ
ｎｇ ＭａｓｓＭｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ Ｍｅｔｈｏ
ｄ，以下、ＴＥＯＭ法と略称する）、すなわち、Ｕｎｉ
ｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐａｔｅｎｔ第４，３９１，３
３８号および特公平１−４５５６９号記載の技術があ
る。 （５）棒状片持梁振動子マイクロ・バランス法（Ｂｅａ
ｍ ＥｌｅｍｅｎｔＯｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｍａｓｓ
ＭｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅＭｅｔｈｏｄ，以下、ＢＥ
ＯＭ法と略称する）、すなわち、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａ
ｔｅｓ Ｐａｔｅｎｔ第３，７４４，２９７号記載の技
術があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の各測定法で
は、 （１）の濾紙法は、濾紙に大気あるいはガス中の浮遊塵
埃粒子を濾過採取した後、その重量増加を天秤で秤量し
て、採取気体容量とから質量濃度を算出するもので、基
準測定法としては優れているが、採取と秤量に時間と人
手を要し、連続的なリアルタイム自動計測モニターは不
可能であるという問題がある。

【０００４】（２）のＢＡＭ法はロール・テープ状濾紙
に浮遊塵埃粒子を濾過採取した後、それにβ線を照射し
その減衰率の変化を計測し質量濃度を算出するもので、
数カ月程度の長期モニターが可能である。しかし、安全
性を考慮して放射性同位元素Ｃ¹⁴等の低放射線線量（一
般に、約１００μＣｉ以下）の密封線源が使用されるの
で、一般にサンプリング時間を約１時間位に長く設定し
ないと、必要な測定精度のβ線減衰率を得るための濾紙
への浮遊塵埃の充分な捕集量が得られない。また、前記
β線減衰率の放射線計測時間を数分間以上かけないと、
統計的計測誤差が大きくなる。これら二つの理由のた
め、１時間程度の長い採取時間の平均濃度を間欠的に自
動計測することは可能であるが、質量濃度のこれより短
い時間的変動を近リヤルタイムで連続計測することは難
しいという問題がある。

【０００５】また、β線の減衰率の変化を極力、大きく
して測定精度を向上させるために、濾過面積を小さくし
て（一般には、１ｃｍ²前後）、その場所に採取気体を
集中的に高速（一般には、１５ｌ／ｍｉｎ程度）濾過さ
せている。そのために、気体濾過速度が、公式適正濾過
速度の１０〜３０ｃｍ／ｓの１０倍程度に達し、濾紙の
圧力損失が異常に高くなり、その結果、採取気体のバイ
パス漏洩や粉塵の濾紙からの吹き抜け等の異常現象によ
る測定誤差が生じ易いという問題がある。

【０００６】（３）のＱＣＭ法は、ＡＴカットの円板状
水晶振動子の厚みすべり振動モードを利用し、その固有
振動数が、付着させた浮遊塵埃の質量増加により変化す
るので、これを検出してその質量濃度を算出するもので
ある。ただし、この測定法の原理が、正しく成立するた
めには、塵埃粒子の付着面上への付着層の厚さが均一な
薄膜状になることが前提になっているが、実際には、電
気集塵法によりその電極面上に静電的に付着させている
ため、塵埃の粒子径分布や電気抵抗率等の物性の変動に
よりその付着層の厚さ等が不均一になり、大きな測定誤
差が生ずるという問題がある。

【０００７】さらに、水晶振動子の高周波振動（数ＭＨ
ｚ）による加速度が、つねに、前記付着層に作用してい
るため、剥離再飛散が発生する等により、大きな測定誤
差が生ずるという問題がある。また、電極への付着塵埃
量の上限、いわゆるホールデイング・キャパシテイは、
１０μｇ程度で極めて小さく、そのために電極の清浄操
作を頻繁に行う必要があり、さらには、このために電極
が損耗し、高価な水晶振動子を頻繁に取り替える必要が
ある。また、電気集塵用の針端電極もコロナ放電による
電気的摩耗により性能劣化を招くので、これもまた頻繁
に取り替える必要がある等の欠点があり、連続モニター
として使用できないという問題がある。

【０００８】（４）のＴＥＯＭ法は、軸方向断面積の異
なるテーパー状中空棒の太い方を固定端（拘束状態）と
し、細い方を自由端とした、いわゆる片持梁振動子を利
用する測定方法である。そして、前記自由端に濾紙ホル
ダーを装着し、これを連続的に振動させながら浮遊塵埃
を連続して濾過捕集しながら、その質量の経時的増加に
よる振動子の固有振動数の経時的減少の変化を検出して
質量濃度を算出するものである。

【０００９】前記技術は、近リャルタイムで質量濃度を
連続自動的にモニター計測できる優れた方法ではある
が、その測定原理上、前記濾紙に気体を採取するのに振
動子を介しているため、前記振動子自体にその長手軸方
向に気体採取用の細長い穴、いわゆるスルーホールを設
ける必要がある。このため、その機械加工の製作コスト
が非常に高価になるという問題がある。

【００１０】また、大気中の塵埃粒子を計測モニターす
る場合、濾紙の保塵容量限界を超過するたびに、一般に
数日毎に濾紙を交換する必要があり、人手と手間を要す
る欠点がある。これを避けるために、この振動子を複数
設置し自動切替採取方式とすることも技術的に可能であ
るが、前述のように振動子自体が高価なものであり、ま
すます高価な計測器となり実用的でないという問題があ
る。

【００１１】（５）のＢＥＯＭ法は、一端を固定し拘束
状態とし、他端を自由にした片持梁振動子の自由端に濾
紙ホルダーおよび濾紙を装着し、前記濾紙ホルダーの下
流側に気体を吸引するための吸気管を配設する。前記吸
気管は、前記片持梁振動子の自由端と密着自在となって
おり、密着、かつ、拘束した状態で、所定の期間、前記
濾紙に気体中の塵埃粒子を捕集させる。そののち、この
吸気管を濾紙ホルダーの装着されている振動子から離隔
し、前記片持梁振動子の自由端を拘束状態から解放して
から、その採取期間の前後における振動子の共振振動数
の変化を計測し、捕集された塵埃粒子の質量を求める方
法である。

【００１２】この方法は、振動子の構造が簡単になるの
で、前記ＴＥＯＭ方式に比べコストが安価にできる利点
はあるが、しかし、所定の気体サンプリング周期の前後
において、吸気管を密着させたり、離隔させたりする毎
に、前記片持梁振動子の自由端に機械的な曲げ応力が加
えられるので、これにより共振振動数が微妙に変動し誤
差を生ずるので、数十μｇ程度以下の微小質量の付着変
化を計測することは難しいという問題がある。

【００１３】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、振動子の自由端と弾性体細管
とを直結して測定モニターを構成し、曲げ応力が加わら
ず、機械加工が容易、かつ、コストが低く、共振振動数
が安定した振動子を提供し、さらに、前記測定モニター
を複数個設置し、自動切替採取方式により質量センサを
組を切り替え、気体中の塵埃粒子を長期間連続的に採取
をして、近リャル・タイムで計測できる振動子式質量マ
イクロ・バランス法による微量な気体中の塵埃粒子の質
量濃度を測定する方法を提供することをその目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る気体中の塵埃粒子の質量濃度を測定す
る方法の構成は、振動子の一端もしくはその節点のいず
れかの固定端と、気体中の塵埃粒子を濾過する濾紙を備
えた濾紙ホルダーが装着された自由端とを有する高周波
で振動する振動子と、前記振動子に接続された塵埃粒子
をふくむ気体を吸気する吸気管とにより、前記濾紙上に
気体中の塵埃粒子を採取し、前記濾紙上に採取された塵
埃粒子の質量増加に伴う前記振動子の共振振動数の変化
から、気体中の塵埃粒子の質量濃度を近リャルタイムで
連続計測するマイクロ・バランス法による気体中の塵埃
粒子の質量濃度を測定する方法において、前記吸気管を
弾性体細管とし、前記弾性体細管を前記振動子の自由端
に直接接続させ、前記振動子を非拘束振動モードにて振
動しつつ、前記弾性体細管の吸気により前記濾紙上に前
記塵埃粒子を継続的に採取し測定することを特徴とす
る。

【００１５】複数個の振動子と、前記複数個の振動子の
自由端にそれぞれ直接接続させた弾性体細管とをふくむ
測定モニターと、切り替え部とを備え、前記切り替え部
により、前記複数個の測定モニターのうち、塵埃粒子を
質量濃度を測定する測定モニターを定め、所定の期間経
過後、前記定めた測定モニターを切り替えることを特徴
とする。弾性体細管は、共振先鋭度Ｑが極めて低く、か
つ、共振振動点をほぼ有せず、振動子の振動エネルギー
を大きく減衰させないような弾性材であることを特徴と
する。

【００１６】

【作用】上記各技術的手法の働きは、次のとおりであ
る。本発明によれば、振動子の自由端に設けられた濾紙
ホルダーの下流側に、弾性体細管を常時直結し、この弾
性体細管に共振先鋭度Ｑが極めて低く、かつ、共振振動
点をほぼ有せず、前記振動子の振動エネルギーを大きく
減衰させないような管材を用いたので、前記振動子には
曲げ応力が加わらず、前記弾性体細管により塵埃粒子を
継続的に捕集し質量濃度を測定することができる。前記
振動子は、その長手軸方向にスルーホールを設ける必要
がなく、構造が極めて簡単、かつ、コストが安くなる。
また、振動子と弾性体細管とをふくむ測定モニターを必
要な個数を設け、これらを自動的に切り替ることによ
り、長期間にわたる連続採取計測ができる。さらに、副
次的な働きとして、前記弾性体細管は採取される気体流
路の抵抗となり、採取気体流量を安定させる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１ないし図４を
参照して説明する。 〔実施例 １〕図１は、本発明の一実施例に係る気体中
の塵埃粒子の質量濃度を測定する方法に用いられる測定
モニターの構成を示す平面図、図２は図１の実施例のＸ
−Ｘ´断面図、図３は、図１の実施例における測定モニ
ターを示すブロック・ダイヤグラム、図４は、図１の実
施例による計測結果を示す線図である。本実施例は、振
動子として非拘束振動モードである自由端−自由端振動
モードの音叉型を使用した場合について説明する。

【００１８】図１、２、３において、Ｓは測定モニタ
ー、１は音叉型振動子、２は音叉型振動子１の振動梁、
３は等価質量３″を付加された音叉型振動子１の自由
端、３′は濾紙ホルダー４を結合された１の自由端、
３″は濾紙ホルダー４の等価質量、４は自由端３′に固
定された濾紙ホルダー、４ａは連通孔、４′は、濾紙ホ
ルダー４を自由端３′に結合するための嵌め合い突起
部、５は濾紙ホルダー４に装着された濾紙、６は、音叉
型振動子１の結合部１４の節点を支持する支持棒、７
は、音叉型振動子１を支持する支持台、８は支持台７に
設けられた防振体、９は弾性体細管１３に接続された排
気管、１０は排気、１１は採取気体、１２、１２′は、
音叉型振動子１の振動梁２を共振励振駆動し、かつ、そ
の振動周波数を検出するピエゾ圧電素子、１３は、濾紙
ホルダー４上の濾紙５から気体を採取するための弾性体
細管、１４は自由端２の結合部、１５は、濾紙ホルダー
４と嵌合させるための自由端２の嵌合部、１６は、音叉
型振動子１の共振振動によりピエゾ圧電素子１２の発生
する交流電気信号を増幅し、その出力をピエゾ圧電素子
１２′へフィ−ドバックし、前記音叉型振動子１を励振
させる自動利得調整増幅器（以下、ＡＧＣ Ａｍｐとい
う）、１７は、ＡＧＣ Ａｍｐ１６の出力信号の周波数
を計測する計数器、１８は、ＡＧＣ Ａｍｐ１６の周波
数を質量に演算する等のデータ・プロセッサー、１９は
データ・プロセッサー１８の記録表示装置、２０は気体
のサンプリング流量を所定量に制御するための定容積流
量制御器、２１はポンプ、２２は排気口である。なお、
図３において、実線は配管ラインを示し、破線は電気信
号ラインを示している。

【００１９】図１、２にしたがい、本発明の一実施例に
係る気体中の塵埃粒子の質量濃度を測定する方法に用い
られる測定モニターＳの構成を説明する。測定モニター
Ｓは、音叉型振動子１と、前記音叉型振動子１に直接接
続されている弾性体細管１３と、これに付設されている
部材とから構成されている。前記音叉型振動子１は、二
つの振動梁２を備えている。その片方の自由端３′に
は、濾紙ホルダー４が装着され、かつ、それが着脱自在
となるように、濾紙ホルダーの採取気体の排出側に設け
られた突起部４′と嵌合する嵌合部１５が設けられてい
る。振動梁２のもう一方の自由端３には、前記二つの振
動梁２の共振周波数が互いにほぼ等しくなるように、濾
紙ホルダー４の等価質量に対応した付加質量３″が予め
付加されている。

【００２０】前記音叉型振動子１は、その両振動梁の結
合端１４の節点において、支持棒６を介して支持台７と
防振弾性体８とに固定されている。そのため、前記音叉
型振動子１は、前記振動梁２に接着されている圧電素子
１２により駆動されると、非拘束振動モード状態にて共
振振動する。濾紙ホルダー４は、その上面に濾紙５が装
着されており、その内部には前記濾紙５から吸引された
空気またはガス１１を流通させる連通孔４ａが設けられ
ている。

【００２１】上記嵌合部１５の底部には穴部が設けられ
ており、吸気管となる弾性体細管１３と直結するように
なっている。さらに、弾性体細管１３の下流側には、排
気管９と連通して設けられている。前記排気管９の下流
側には、定容積流量制御器２０、ポンプ２１、排気口２
２が順次接続されている。

【００２２】上記濾紙ホルダー４と前記嵌合部１５とが
嵌合し、前記穴部と弾性体細管１３とが直結したとき、
上記濾紙５、上記連通孔４ａ、弾性体細管１３、排気管
９とが連通し、排気口２２から排気１０が排出されるよ
うになっている。また、前記圧電素子１２を駆動、制御
するためにＡＧＣ Ａｍｐ１６、周波数計数器１７、デ
ータプロセッサー１８、記録表示装置１９が電気的に接
続されている。

【００２３】次に、図１の測定モニターＳの動作を説明
する。図１、２、３において、前記塵埃粒子を含んだ採
取気体である空気またはガス１１（図２参照）は、前記
自由端３′（図１参照）の濾紙ホルダー４（図１参照）
の連通孔４ａ（図２参照）、弾性体細管１３（図２参
照）を介して気体排気管９（図２参照）に接続された気
体容積流量制御器あるいはマス・フロー・コントローラ
ー２０（図３参照）を通ってポンプ２１（図３参照）に
より所定量が吸引される。その結果、濾紙ホルダー４に
装着された濾紙５（図２参照）に浮遊塵埃が捕集され、
排気１０だけが濾過されて排気口２２（図３参照）より
排出されることになる。

【００２４】図３において、初期状態の音叉型振動子１
は、非拘束の自由端−自由端振動モードとなっているの
で、外力としての起動信号を与えなくても極めて微弱な
自然共振振動を行っているので、ＡＧＣ Ａｍｐ１６の
入力側に接続されている一方のピエゾ圧電素子１２は、
これを検出して微弱な交流正弦波電気信号を発生してい
る。前記交流正弦波電気信号が、前記ＡＧＣ Ａｍｐ１
６に入力されると高い増幅度で増幅されて、その出力側
に接続されている他方のピエゾ圧電振動子１２′にフィ
ードバックされる。

【００２５】前記交流正弦波電気信号が前記ピエゾ圧電
振動子１２′にフィードバックされると、音叉振動子１
はその固有共振周波数で自励振し始め、その振幅が大き
くなるにつれて、ピエゾ圧電素子１２の出力電圧も大き
くなり、それに応じて前記ＡＧＣ Ａｍｐ１６の増幅度
は自動的に低下する。この結果、前記音叉型振動子１
は、常に一定の振幅で共振するようになり、同時に前記
ＡＧＣ Ａｍｐ１６からも常に一定出力の共振周波数に
等しい正弦波信号が発生されるようになる。

【００２６】このような平衡状態に達する時間は１秒以
下で非常に短いので、実用的にはほぼ瞬間的に平衡共振
状態になると考えて良い。この共振周波数は、周波数計
数器１７により計数される。さらに、データプロセッサ
ー１８により、次ぎの如く演算される。

【００２７】まず、次式（１）にもとずいて、増加質量
Δｍは演算される。

【数１】 上式において、Δｆは、所定のサンプリング時間間隔
（例えば、数秒〜数分毎）における濾紙の質量増加Δｍ
に対応する振動子の共振周波数の減少幅、Ｋ１，Ｋ２
は、振動子および濾紙ホルダーの弾性率、密度、幾何学
的形態や寸法等で決まる定数である。

【００２８】次いで、上式から、濾紙の質量増加Δｍ
は、

【数２】 と求められる。

【００２９】さらに、今、濾紙に採取される気体の容積
流量速度をＱ（ｌ／ｍｉｎ）、その採取時間Δｔ、濾紙
に採取されたた粒子状物質の質量がΔｍ（μｇ）であっ
た場合、そのときの質量濃度Ｃｍ（μｇ／ｍ³）は、

【数３】 により演算され、求めることができる。

【００３０】上記演算結果は、データプロセッサー１８
を通して記録装置１９で記録表示される。図４は、本実
施例による計測結果の一例を示す線図であり、初期共振
周波数をｆo＝４６０Ｈｚとし、横軸に質量変化、縦軸
にそれに対応する共振周波数の変化量を示しものであ
り、マイクログラム程度の微量な質量からグラム程度の
比較的大きい質量までの広い範囲にわたって計測可能な
ことを示している。

【００３１】〔実施例 ２〕本発明の他の一実施例に係
る気体中の塵埃粒子の質量濃度を測定する方法について
説明する。図５は、本発明の他の一実施例に係る気体中
の塵埃粒子の質量濃度を測定する方法に用いられる測定
モニターの構成を示すブロック・ダイヤグラムである。
また、図中、実線が配管ライン、破線が電気信号ライン
を示している。

【００３２】図５に示す装置は、〔実施例 １〕におい
て説明した測定モニターＳを必要なだけ複数個を配置し
て、第一の測定モニターＳ₁に設けられた濾紙５の捕塵
容量が限界に達したら、次の測定モニターＳ₂に順次、
自動的に切り替えることにより、気体中の浮遊粉塵の質
量濃度を長期間にわたり継続的に、近リャルタイムで連
続計測できるシステムを示したものである。

【００３３】図５において、図１、２、３と同一符号は
同等部分であるので詳細な説明は省略する。新たな符号
のみ説明する。Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃は各測定モニター、２
３₁、２３₂、２３₃は、各測定モニターＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃を
切り替える気体開閉辨、２４₁、２４₂、２４₃は、気体
開閉辨２３₁、２３₂、２３₃と同期してＡＧＣ Ａｍｐ
１６からの周波数信号を切り替える共振周波数信号開閉
器である。

【００３４】採取気体流量制御器２０は、濾紙５を通じ
て濾紙ホルダー４から弾性体細管１３を介して、所定の
一定流量の気体１１がポンプ２１で吸引され、前記気体
１１の排気１０が排気管９を介して排気口２２より排気
される。前記採取気体開閉辨２３₁、・・および共振周
波数信号開閉器２４₁、・・は、複数の測定モニター
Ｓ₁、・・を自動的に切り替えて順次使用するためにに
設けられたものであり、必ず、どれか一つの測定モニタ
ーＳ₁、・・の前記気体開閉辨２３₁、・・および前記信
号開閉器２４₁、・・がいずれかが開状態にあり、他の
それらは全て閉状態になっている。

【００３５】最初に、使用されている測定モニターの濾
紙に捕集堆積された塵埃量がある限界量に到達したら、
その気体開閉辨および信号開閉器は、データープロセッ
サー１８からの制御信号により閉状態になり、同時に他
の予め定められた順序のどれか一つの測定モニターの気
体開閉辨および信号開閉器が開状態となる。

【００３６】前記のようなオート・チエンジャー方式に
より、長期間にわたり人手による濾紙の交換を必要とせ
ずに自動計測が可能になる。図５においては、３個の測
定モニターＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃を使用した場合について示し
ているが、連続測定期間に応じて必要な個数を任意に複
数、設置し使用することができる。なお、上記の〔実施
例 １〕、〔実施例 ２〕においては、音叉型振動子１
の振動梁の断面形状は矩形状のものを用いたが、その
他、正方形、円形、楕円形等の異形であってもよい。

【００３７】また、上記〔実施例 １〕、〔実施例
２〕においては、自由端−自由端、非拘束モードの振動
子を用いた例について説明したが、本発明は、これに限
定されず、自由端−拘束モード、例えば片持梁型等振動
子を用いても差し支えない。さらに、振動子の素材とし
ては、一般に恒弾性合金が使用されるが、その他、鉄、
ステンレス、アルミ合金、チタン合金、水晶、セラミッ
クス、エンジニャリング・プラスチック等の一般工業用
弾性材料も使用できる。

【００３８】上記のように、本実施例によれば、機械加
工の手間を必要とするコストの高い、長手軸方向に細長
いスルーホールを設けた振動子を使用することなく、ま
た、振動子の自由端に装着された濾紙に吸気管を密着さ
せたり、離隔させたりすることにより、変形を生じ、共
振振動を不安定を招くような機構を利用することもな
い。

【００３９】また、このような振動子を使用した測定モ
ニターを必要なだけの複数設置して、これらを自動的に
切り替えて少なくとも数カ月以上の長期間にわたり、気
体中の塵埃粒子を連続的に採取できるようにし、数十μ
ｇ以下の微小な質量を近リャル・タイムで計測できる。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明の構成
によれば、振動子と弾性体細管と直結して測定部モニタ
ーを構成することにより、曲げ応力が加わえられず、そ
の構造が簡単、コストが低く、共振振動数が安定した振
動子を提供し、さらに、前記測定モニターを複数個設置
し、自動切替採取方式により測定部組を切り替え、気体
中の塵埃粒子を長期間連続的に採取をして、近リャル・
タイムで計測できる振動子式質量マイクロ・バランス法
による微量な気体中の塵埃粒子の質量濃度を測定する方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る気体中の塵埃粒子質量
濃度を測定する方法に用いられる測定モニターの構成を
示す平面図である。

【図２】図１の実施例のＸ−Ｘ´断面図である。

【図３】図１の実施例における測定モニターの構成を示
すブロック・ダイヤグラムである。

【図４】図１の実施例による計測結果を示す線図であ
る。

【図５】本発明の他の一実施例に係る気体中の塵埃粒子
質量濃度を測定する方法に用いられる測定モニターの構
成を示すブロック・ダイヤグラムである。

【符号の説明】

Ｓ、Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃ 測定モニター １ 音叉型振動子 ２ 音叉型振動子１の振動梁 ３ 等価質量３″を付加された音叉型振動子１の自由端 ３′ 濾紙ホルダー４を結合された音叉型振動子１の自
由端 ３″ 濾紙ホルダー４の等価質量 ４ 濾紙ホルダー ４ａ 連通孔 ４′ 濾紙ホルダー４を自由端３′に係合するための嵌
合部 ５ 濾紙ホルダー４上に装着した濾紙 ６ 音叉型振動子１の結合部１４の節点を支持する支持
棒 ７ 音叉型振動子１を支持する支持台 ８ 支持台７に設けられた防振体 ９ 弾性体細管１３に接続された排気管 １０ 排気 １１ 採取気体 １２、１２′ ピエゾ圧電素子 １３ 弾性体細管 １４ 振動梁２の結合部 １５ 濾紙ホルダー４と結合するための振動梁２の嵌合
部 １６ ＡＧＣ Ａｍｐ １７ ＡＧＣ Ａｍｐ１６の出力信号の周波数を計測す
る計数器 １８ データ・プロセッサー １９ データ・プロセッサー１８の記録表示装置 ２０ 定容積流量制御器 ２１ ポンプ ２２ 排気口 ２３₁、２３₂、２３₃ 気体開閉辨 ２４₁、２４₂、２５₃ 信号開閉器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子の一端もしくはその節点のいずれ
   かの固定端と、気体中の塵埃粒子を濾過する濾紙を備え
   た濾紙ホルダーが装着された自由端とを有する高周波で
   振動する振動子と、前記振動子に接続される塵埃粒子を
   ふくむ気体を吸気する吸気管とにより、前記濾紙上に気
   体中の塵埃粒子を採取し、前記濾紙上に採取された塵埃
   粒子の質量増加に伴う前記振動子の共振振動数の変化か
   ら、気体中の塵埃粒子の質量濃度を近リャルタイムで連
   続計測するマイクロ・バランス法による気体中の塵埃粒
   子の質量濃度を測定する方法において、 前記吸気管を弾性体細管とし、前記弾性体細管を前記振
   動子の自由端に直接接続させ、前記弾性体細管の吸気に
   より前記濾紙上に前記塵埃粒子を継続的に採取し測定す
   ることを特徴とする気体中の塵埃粒子を質量濃度を測定
   する方法。
2. 【請求項２】 複数個の振動子と、前記複数個の振動子
   の自由端にそれぞれ直接接続させた弾性体細管とをふく
   む測定モニターと、切り替え部とを備え、前記切り替え
   部により、前記複数個の測定モニターのうち、塵埃粒子
   を質量濃度を測定する測定モニターを定め、所定の期間
   経過後、前記定めた測定モニターを切り替えることを特
   徴とする請求項１記載の気体中の塵埃粒子の質量濃度を
   測定する方法。
3. 【請求項３】 弾性体細管は、共振先鋭度Ｑが極めて低
   く、かつ、共振振動点をほぼ有せず、振動子の振動エネ
   ルギーを大きく減衰させないような弾性材であることを
   特徴とする請求項１，２記載のいずれかの気体中の塵埃
   粒子の質量濃度を測定する方法。