CN202255983U - 空气捕集装置 - Google Patents

Abstract

提供一种空气捕集装置，其构造简单，可以从捕集到的空气中精度良好地求出空气中的微粒子的比例。空气捕集装置(1)在捕集箱(2d)上连接缩径管(2a)，利用风扇(3)向捕集箱(2d)吸引空气。在含有缩径管(2a)以及捕集箱(2d)的空气路径上设置不使空气中的微粒子成分透过的过滤器(2c)，根据在过滤器(2c)上附着的微粒子的量和利用传感器(4、5)测量的空气量，求出空气中的微粒子的比例。缩径管(2a)的空气吸入口的直径小于基端侧的直径。

Description

空气捕集装置

技术领域

本实用新型涉及一种空气捕集装置，其用于回收空气中所含有的微粒子，并用于求出空气中的微粒子的比例。 

背景技术

目前当在求出空气中所含有的微粒子的比例时，例如采用所谓干纱布(gauze)法以及湿纱布法这样的微粒子(例如盐分)的捕集方法(非专利文献1)。图6(a)和图6(b)是表示现有的微粒子的捕集方法的模式图。如图6(a)所示，所谓干纱布法，是指在具有10cm四方的正方形的孔的框部件6上安装纱布7，使微粒子附着在纱布7上来捕集的方法。此外，如图6(b)所示，所谓湿纱布法，是指在圆柱状部件的周围缠绕纱布7并令其为直径2.5cm、长度12cm，对纱布7供应水分，由此，在纱布7始终为潮湿的状态下，使微粒子附着在纱布7上来捕集的方法。 

在上述非专利文献1公开的微粒子的捕集方法中，由于作为捕集材料的纱布7露出在外部，所以例如容易受到风雨等的影响，例如在测量空气中的每单位体积的微粒子的比例等的情况下，存在测量结果的精度下降的问题。 

为了解决该问题，提出各种在框体的内部设有微粒子的捕集材料(例如，纱布以及过滤器等)而构成的空气捕集装置。在专利文献1中公开一种空气捕集装置，其利用捕集管将外部空气吸入腔内，利用在腔内的一侧设置的过滤器，捕集吸入的空气中的微粒子。 

在专利文献2中公开一种空气捕集装置，其通过喷雾器向吸入到装置的内部的空气补给水分令其为雾状，并回收到液体中，由此，捕集空气中的微粒子。在专利文献3中公开一种空气捕集装置，其利用来自放电电极的放电，将空气中的无机系杂质成分离子化并取出到液体中。 

在专利文献4中公开一种空气捕集装置，其利用与空气泵连接的例如 树脂制的管道(tube)将空气吸入到装置的内部。在专利文献5中公开一种技术，其使用在装置内设置的风扇来向装置的内部吸引空气。 

(现有技术文献) 

(专利文献) 

专利文献1：日本特开2009-198224号公报 

专利文献2：日本特开平11-183335号公报 

专利文献3：日本特开2009-175063号公报 

专利文献4：日本特开2009-128054号公报 

专利文献5：日本特开2010-124711号公报 

(非专利文献) 

非专利文献1：港湾技研资料No.784，运输省港湾技术研究所，1994年9月，第6至8页。 

但是，如上述那样，在非专利文献1的技术中，由于作为捕集材料的纱布7在外部露出，所以例如容易受到风雨等的影响，存在难以从空气中捕集微粒子的问题。因此，微粒子的含有量等的测量精度下降。此外非专利文献1的技术由于为暴露式的捕集方法，所以在某种程度上多量地捕集微粒子的情况下，需要使捕集时间极其长，存在捕集效率差的问题。尤其，在暴露式的捕集方法中，例如在微粒子的捕集场所为室外的情况下，在下雨的情况下，捕集到的微粒子流失，从而要重做测量，捕集效率极其下降。 

此外，在上述专利文献1至5的技术中，由于利用内径一定的管或者管道连接装置外和装置内，所以在这些管径大的情况下，因来自装置外的空气的流入，从而微粒子的测量精度依然低。另一方面，在管或者管道的内径小的情况下，吸入外部空气的区域变窄，由此，存在测量结果会产生不均的问题。尤其，在空气的吸入中使用了树脂制的管道的专利文献4的技术中，管道容易变形，存在测量精度下降的问题。 

进而，在专利文献2至4的现有技术中，在装置中需要设置喷雾器、放电电极或者吸引控制装置等，装置的构造变得复杂，从而存在制造成本上升的问题。 

实用新型内容

鉴于所述的问题，本实用新型的目的在于提供一种空气捕集装置，其以简单的构造可以从捕集到的空气中精度良好地求出空气中的微粒子的比例。 

本实用新型的空气捕集装置的特征在于，其具有：捕集箱，其吸入作为分析对象的空气；缩径管，其设置在所述捕集箱上，并且前端的空气吸入口的直径小于所述捕集箱侧端部的直径，并将从该前端的空气吸入口吸入的空气从基端侧送入所述捕集箱；风扇，其将所述空气吸引到所述捕集箱内；过滤器，其设置于包括所述缩径管以及所述捕集箱在内的空气路径，并且阻止从所述缩径管吸入的空气中含有的微粒子通过；以及传感器，其测量流过所述空气路径的空气的量，所述空气捕集装置根据所述空气量和附着在所述过滤器上的微粒子的量求出空气中的微粒子的比例。 

在本实用新型中，所述过滤器例如网眼的大小为1至3μm。 

例如上述的空气捕集装置具有一对夹持部件，所述一对夹持部件具有孔，并且以所述孔的额部夹持所述过滤器。在此情况下，例如所述夹持部件设置在所述捕集箱内，在所述捕集箱内设置有开闭用的盖，从而可以更换所述过滤器。 

此外，空气捕集装置例如具有安装在所述捕集箱上的第二缩径管，所述风扇经该第二缩径管而连接在所述捕集箱上，所述第二缩径管的靠所述风扇侧的内径大于靠所述捕集箱侧的内径。所述传感器例如优选设置在所述缩径管内或者所述第二缩径管内。 

在上述的空气捕集装置中，所述捕集箱例如由透明或者半透明的材料构成，从而可从所述捕集箱的外侧确认所述过滤器的状态。 

(实用新型效果) 

本实用新型的空气捕集装置，在捕集箱上设置缩径管，将作为分析对象的空气从缩径管送入捕集箱内。并且，缩径管的前端的空气吸入口的直径小于基端侧的直径。由此，可以通过缩径管的扩管的区域对吸入的空气进行整流。因此，可以防止因来自外部的风等产生的影响而导致空气中的微粒子的比例的测量精度下降。 

此外，在包括缩径管以及所述捕集箱在内的空气路径上设置阻止空气中含有的微粒子通过的过滤器，通过传感器测量的空气量和在过滤器上附 着的微粒子的量，可以精度良好地求出空气中的微粒子的比例。 

并且，本实用新型的空气捕集装置，在捕集箱上设置缩径管，是仅设有过滤器、风扇以及传感器的简单的构造，还可以抑制制造成本的上升。 

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式的空气捕集装置的侧视图； 

图2是表示空气捕集部的立体图； 

图3(a)是表示风扇的主视图，图3(b)是表示风扇的侧视图； 

图4是表示关于本实用新型的实施方式的空气捕集装置的变形例的侧视图； 

图5是表示风扇的性能曲线的一例的图； 

图6(a)是表示干纱布法的图，图6(b)是表示湿纱布法的图。 

图中 

1-空气捕集装置； 

2-空气捕集部； 

2a-(第一)缩径管； 

2b-过滤器安装板； 

2c-过滤器； 

2d-捕集箱； 

2e-第二缩径管； 

2f-凸缘部； 

3-风扇； 

3a-风扇部； 

3b-电机； 

3c-电源部； 

3d-喷出口； 

3e-电源线 

4-压力传感器； 

5-压力传感器； 

6-框部件； 

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本实用新型的实施方式。首先，说明本实施方式的空气捕集装置的构成。图1是表示本实用新型的实施方式的空气捕集装置的侧视图。图2是表示空气捕集部的立体图，图3(a)是表示风扇的主视图，图3(b)是表示风扇的侧视图。如图1所示那样，本实施方式的空气捕集装置1由用于捕集作为分析对象的空气的空气捕集部2和用于吸引空气的风扇3构成。 

如图2所示那样，空气捕集部2将作为分析对象的空气吸入到筐状的捕集箱2d中，在相对的一对的侧面，分别固定有(第一)缩径管2a、第二缩径管2e。并且，从(第一)缩径管2a被送入捕集箱2d的内部的空气经第二缩径管2e被吸入风扇3内，然后排出到外部。在包括(第一)缩径管2a以及捕集箱2d的空气路径上设置有过滤器2c，使从缩径管2a吸入的空气透过过滤器2c，由此，不使空气中所含有的规定的成分、例如空气中的盐分等微粒子透过过滤器2c。在本实施方式中，在捕集箱2d的内部设置有一对过滤器安装板2b，在该过滤器安装板2b间夹持并安装过滤器2c。 

(第一)缩径管2a被设计成靠空气的吸入口侧的内径比靠捕集箱2d侧的内径小。由此，通过被扩径的管内对吸入管内的空气进行整流，可以降低从外部流入缩径管2a的内部的例如风等引起的影响。在本实施方式中，第二缩径管2e构成为风扇3侧的内径比捕集箱2d侧的内径，由此，除了(第一)缩径管2a，还通过第二缩径管2e对吸入的空气进行整流。第一缩径管2a的空气的吸入口侧的内径例如为50至100mm，捕集箱2d侧的内径例如为100至150mm。此外，第二缩径管2e的风扇3侧的内径例如为100至150mm，捕集箱2d侧的内径例如为175至210mm。 

在本实施方式中，在(第一)缩径管2a的内部设置有对吸入的空气的捕集量进行测量的传感器、例如第一压力传感器4以及第二压力传感器5。第一压力传感器4例如设置在缩径管2a的管轴上，并且在例如与后述的过滤器安装板2b上的使空气通过的孔靠近的位置处，与该孔同轴地配置。 由此，通过第一压力传感器4可以测量送入空气捕集装置1内的空气的压力。第二压力传感器5例如设置在第一压力传感器4的位置的缩径管2a的半径方向外侧的内壁上，由此，通过第二压力传感器5可以测量吸入到空气捕集装置1内的空气的静压。并且，通过例如第一压力传感器4的压力测量值和第二压力传感器5的静压的测量值之间的压差(动压)、空气的比重、温度以及设有第一和第二压力传感器的位置处的流路面积等，可以测量从缩径管2a吸入并流过空气流路的空气量。第一压力传感器4以及第二压力传感器5的测量值分别显示在例如在缩径管2a的外部设置的显示装置8上。 

捕集箱2d例如为板状的部件，例如利用丙烯制的透明或者半透明的板材形成为例如外侧的1边为250mm的长方体状，板材的厚度例如为15mm。捕集箱2d以透明或者半透明形成，由此可以从捕集箱2d的外侧识别。并且，在捕集箱2d的一个侧面设置用于吸入空气的孔，将该孔设计成例如与缩径管2a的内径相同或者比其小的大小的例如圆形，与该孔的位置对应地固定第一缩径管2a。此外，在与捕集箱2d的设置第一缩径管2a的侧面相对的侧面，设置用于将空气向风扇3侧排出的孔，将该孔设计为与第二缩径管2b的内径相同或者比其稍小的大小的例如圆形，与该孔的位置对应地固定第二缩径管2e。 

在捕集箱2d的内部，例如在设有上述缩径管2a的侧面，例如利用螺栓来固定一个过滤器安装板2b。并且，在该固定侧的板上重合过滤器2c，进一步从其上重合另一个过滤器安装板2b，例如利用螺栓来安装，由此，在过滤器安装板2b间夹持并安装过滤器2c。在一对过滤器安装板2b上，设置例如与捕集箱2d的侧面的空气吸入孔的大小相同或者比其小的大小的例如圆形的孔，由此，通过孔的额部夹持过滤器2b。并且，当吸入空气流路的空气通过孔时，可以使比过滤器2c的网眼更大的微粒子附着在过滤器2c上而回收。该孔例如为直径50至150mm的圆形(例如为100mm)，考虑到例如向过滤器安装板2b的安装量，过滤器的大小优选使用比安装板2b的孔的大小例如大20mm以上(例如直径为120mm的圆形)的过滤器。通过设过滤器2c中的使微粒子附着的部分的形状为圆形，由此，微粒子的附着在过滤器面上变得均等。在通过过滤器2c的单位面积的空气 量为一定的情况下，当过滤器2c的使微粒子附着的部分的直径小于50mm时，通过整个过滤器2c的每单位时间的空气量变少，捕集时间变长，当直径超过150mm时，通过整个过滤器2c的空气引起的按压力变大，从而过滤器2c容易破损。可以通过例如后述的风扇3的种类等来适当地选择过滤器2c中的使微粒子附着的部分(过滤器安装板2b)的孔的大小。即，例如预先准备多种孔的大小不同的过滤器安装板2b，由此，可以根据孔的大小改变使微粒子附着的面积。捕集箱2d的上表面例如被构成为捕集箱2d的盖，由此，当空气捕集时关闭盖，捕集结束则打开盖，从而可以回收或者更换过滤器2c。 

过滤器2c的网眼的大小例如为1至3μm，例如为3μm。一般地，在如图6(a)及图6(b)所示那样的干纱布法以及湿纱布法中使用的纱布7的网眼的宽度为700μm，例如粒径为250μm的海盐粒子容易通过纱布7的网眼。因此，即使在重叠多片纱布7的情况下，也存在海盐粒子的捕捉率下降，测量值的精度下降的问题。与此相对，在本实施方式中，例如作为过滤器，使用的是在焊接时使用的烟雾(fume)捕集用的网眼宽度小的过滤器。由此，可以提高空气中的微粒子的捕捉率并提高测量精度，可以精度良好地进行微粒子的分析。 

在第二缩径管2e上，相对于捕集箱2d相反侧的端部例如向外侧呈凸缘状地突出而设有凸缘部2f，在该凸缘部2f上例如利用螺栓来设置风扇3。 

如图3(a)及图3(b)所示那样，风扇3例如可以使用将吸入的空气向半径方向喷出的形式的离心送风机。并且，除了离心送风机外，风扇3还可以采用将吸入空气向轴向喷出的形式的轴流送风机，或者向斜向喷出的形式的斜流送风机。即，在本实用新型中，根据每单位时间的空气捕集量以及过滤器2c的种类等，适当地选择并使用风扇3。例如在欲使吸入风量变大的情况下，使用高压鼓风机，在欲使风扇本身小型化以及轻量化的情况下，可以使用螺旋桨式风扇或者多翼风扇或者两者的组合。在本实施方式中，使用离心送风机作为风扇3。风扇3由风扇部3a、驱动部3b、电源部3c以及喷出口3d构成，例如通过驱动部3b的电机使在风扇部3a的壳体内收容的风扇旋转，由此，从风扇的轴向吸入空气，从喷出口3d喷出空气。利用例如由电源线3e从外部电源向电源部3c取入的电力来驱动 驱动部3b的电机。 

下面，说明本实施方式的空气捕集装置的动作。首先，打开捕集箱2d的上面的盖，在过滤器安装板2b上设置过滤器2c。即，在设有缩径管2a的侧面的背面被固定的过滤器安装板2b上，与孔的位置匹配地重合过滤器2c，进一步从其上重合另一个过滤器安装板2b，例如通过螺栓来安装。由此，在过滤器安装板2b间夹持并安装过滤器2c。当过滤器2c的设置结束时，关闭捕集箱2d的盖。 

接着，将电源线3e连接到外部电源，成为可以对电源部3c供电的状态，接通风扇3的开关。由此，从电源部3c对驱动部3b的例如电机供电，使电机旋转，由此，驱动风扇部3a的内部的风扇旋转。于是，位于风扇3的附近的空气被吸入风扇部3a内，之后被风扇3付与动能，同时向风扇3的半径方向外侧边旋转边前进，最后从喷出口排出。因此，风扇3的吸入侧暂时成为负压。因此，位于其前面的空气依次向风扇3的吸入口流动。由此，开始利用空气捕集装置1的空气的吸入。 

首先，位于第一缩径管2a的附近的空气从缩径管2a的吸入口流入管内。然后，流入到管内的空气例如在缩径管2a的轴向上流动。在本实用新型中，缩径管2a的捕集箱2d侧的内径设置得大于空气的吸入口侧的内径。因此，即使在流入管内的空气的流动例如因装置的外侧的风雨等而紊乱的情况下，通过在被扩径的管内流通，也可以对空气进行整流。因此，可以防止来自外部的风等引起的分析精度的下降。 

流过缩径管2a内的空气，最后到达第一压力传感器4的位置。在管内流动的空气由于具有动能，所以第一压力传感器4测量的是将因动能引起的空气的动压加在静压之上的值，该测量值显示在显示装置8中。另一方面，在第一压力传感器4的位置的缩径管2a的径向外侧的内壁设置有第二压力传感器5，第二压力传感器测量与第一压力传感器4在轴向上相同位置处的空气的静压，该测量值显示在显示装置8中。由此，利用第一压力传感器4的测量值和第二压力传感器5的静压的测量值之间的压差(动压)、空气的比重、温度以及在设有第一以及第二压力传感器处的流路面积等，可以极其精度良好地测量从缩径管2a吸入的空气的量。 

空气例如沿管轴方向流过第一缩径管2a内，最后通过捕集箱2d的空 气吸入孔的位置，通过过滤器安装板2b的孔，透过过滤器2c。此时，利用过滤器2c对空气中所含有的微粒子进行过滤，比过滤器2c的网眼宽度小的微粒子不透过过滤器2c。并且，不透过过滤器2c的微粒子例如附着在过滤器2c上。在本实施方式中，过滤器2c的网眼的大小一般小于在干纱布法以及湿纱布法中使用的纱布的网眼宽度。因此，即使例如粒径为250μm的海盐粒子想通过过滤器，由于粒子比过滤器2c的网眼宽度小，所以不会透过过滤器2c，例如附着在过滤器2c上。由此，在本实施方式中，即使是对于粒径小的微粒子也可以提高捕捉率并提高测量精度，从而可以精度良好地进行微粒子的分析。 

透过过滤器2c的空气进入捕集箱2d内，在捕集箱2d内流动。在捕集箱2d由透明或者半透明的材料构成的情况下，可以从捕集箱2d的外侧确认过滤器2c的状态。例如，可以从捕集箱2d的外侧识别在过滤器2c上是否有堵塞，是否破损等。例如在过滤器2c上产生破损等的情况下，由于可以打开捕集箱2d的上面的盖，更换过滤器2c，所以不需要在过滤器2c为破损等的状态下等到微粒子的捕集结束，可以防止捕集效率的下降。 

流过捕集箱2d的空气进入第二缩径管2e，朝向风扇3流动。第二缩径管2e也与第一缩径管2a相同，形成为出口侧的内径比入口侧的内径大。因此，可以进一步提高第一缩径管2a的整流效果。 

流过第二缩径管2e的空气流入风扇3内，与上述情况相同，被风扇3付与动能，同时朝向风扇3的半径方向外侧边旋转边前进，最后从喷出口排出。 

在这样的空气捕集作业持续进行规定的时间后，停止电机3b，由此结束捕集作业。然后，打开捕集箱2d的上面的盖，取出附着有微粒子的过滤器2c。 

然后，通过附着在取出的过滤器2c上的微粒子的量和利用传感器测量的空气量，可以求出规定的场所的空气中的微粒子的比例。即，利用测量开始前后的过滤器2c的重量的差，测量流过空气路径的空气中的微粒子的总量，用该测量值除以空气量，由此可以求出空气中的微粒子的比例。例如，在附着在过滤器2c上的微粒子中，即使是关于例如盐分等特定的微粒子的比例，也可以按照各微粒子进行测量。 

如以上那样，本实施方式的空气捕集装置1是在捕集箱2d上设有缩径管2a、2e，并且仅设有过滤器2c、风扇3以及传感器4、5的简单的构造，在空气捕集装置1的制造中，也可以抑制制造成本的上升。 

此外，在本实施方式中，吸入空气的缩径管2a形成为其出口侧的内径比入口侧的内径大，通过缩径管的扩管的区域对吸入的空气进行整流，可以防止来自外部的风等引起的分析精度的下降。进而，可以利用传感器精度良好地测量空气的捕集量，在过滤器上附着的微粒子的测量结果，例如捕集量和测量精度不会下降。 

并且，在本实施方式中，捕集箱2d形成为长方体状，但是只要为可以流通空气的构成，捕集箱2d的形状就不被限定。此外，在本实施方式中，过滤器安装板2b设置在捕集箱2d的内部，但是只要过滤器2c的微粒子测量精度不下降，则过滤器安装板2b的安装位置也可以为捕集箱2d的外侧的空气路径上。例如，如图4所示那样，在缩径管2a和捕集箱2d之间设置过滤器安装板2b。在此情况下，例如不需要在捕集箱2d上设置过滤器更换用的盖。 

进而，在本实施方式中，利用第二缩径管2e连接捕集箱2d和风扇3，但是只要可以充分地得到第一缩径管2a引起的空气的整流效果，也可以例如筒状地设计第二缩径管2e，也可以不设置第二缩径管2e而直接在风扇3上固定捕集箱2d。 

(实施例) 

以下，说明使用了本实用新型的空气捕集装置的实施例。首先，如图1所示那样，使用空气捕集装置1，设过滤器2c中的在空气中露出的部分的大小为直径100mm的圆形。风扇3使用高压鼓风机(淀川制作所制，型号：DH2TL)，过滤器2c使用网眼宽度为1μm的玻璃纤维制的产品(日本保罗公司制，型号：61638)。并且，作为参考，在图5中表示在本实施例中使用的风扇3的性能曲线。 

并且，设空气的捕集时间大概为24小时，改变捕集日以及捕集场所来捕集空气。并且，比较捕集前后的过滤器重量，由此，算出微粒子在过滤器2c上的附着量。在下述表1中，表示本实施例的测量结果。 

【表1】 

根据表1所示的实施例，每单位时间的空气捕集量为6.69至7.74m³/小时(平均7.23m³/小时)，即使在测量日以及测量场所不同的情况下，也可以得到偏差少的测量结果。尤其，在实施例No.10至16中，空气捕集量完全相等，可以在相同的条件下进行精度高的测量。 

Claims (7)

1.一种空气捕集装置，其特征在于，其具有：

捕集箱，其吸入作为分析对象的空气；

缩径管，其设置在所述捕集箱上，并且前端的空气吸入口的直径小于所述捕集箱侧端部的直径，并将从该前端的空气吸入口吸入的空气从基端侧送入所述捕集箱；

风扇，其将所述空气吸引到所述捕集箱内；

过滤器，其设置于包括所述缩径管以及所述捕集箱在内的空气路径，并且阻止从所述缩径管吸入的空气中含有的微粒子通过；以及

传感器，其测量流过所述空气路径的空气的量，

所述空气捕集装置根据所述空气量和附着在所述过滤器上的微粒子的量求出空气中的微粒子的比例。

2.如权利要求1所述的空气捕集装置，其特征在于，

所述过滤器的网眼的大小为1至3μm。

3.如权利要求1或者2所述的空气捕集装置，其特征在于，

所述空气捕集装置具有一对夹持部件，所述一对夹持部件具有孔，并且以所述孔的额部夹持所述过滤器。

4.如权利要求3所述的空气捕集装置，其特征在于，

所述夹持部件设置在所述捕集箱内，在所述捕集箱上设置有开闭用的盖，从而可以更换所述过滤器。

5.如权利要求1或者2所述的空气捕集装置，其特征在于，

所述空气捕集装置具有安装在所述捕集箱上的第二缩径管，所述风扇经该第二缩径管而连接在所述捕集箱上，所述第二缩径管的靠所述风扇侧的内径大于靠所述捕集箱侧的内径。

6.如权利要求5所述的空气捕集装置，其特征在于，

所述传感器设置在所述缩径管内或者所述第二缩径管内。

7.如权利要求1或者2所述的空气捕集装置，其特征在于，

所述捕集箱由透明或者半透明的材料构成，从而可从所述捕集箱的外侧确认所述过滤器的状态。 

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