空気質モニタとは
空気質モニタとは、空気中の特定の気体濃度を計測したり、空気の温度や湿度、大気圧、PM2.5などの飛散粒子の濃度などを計測したりななど、空気環境のモニタリングに特化した測定機です。
空気質モニタで測定できる気体の種類は、主に酸素濃度、二酸化炭素濃度、一酸化炭素濃度、ホルムアルデヒド濃度、窒素濃度、オゾン濃度、揮発性の有機化合物濃度などがあります。有害物質や有害ガスなども測定可能です。機器によって網羅する範囲が異なるので、用途に合わせて測定できる気体に対応した機器を選択する必要があります。
空気質モニタを用いることで、室内などの特定環境の空気質を四六時中観察することが可能で、インターネットに接続できる機器であれば、場所や時間を問わずインターネット上で確認することができます。
空気質モニタの使用用途
空気質モニタの使用用途は、空調システムや室内環境などの保守点検、クリーンルームや医薬品や食品などの製造プロセス、密閉試験などです。一般的な事務所においても、環境評価として測定されることがあります。
その他、空気汚染の原因特定のため、粒子の測定や監視などを行う目的でも使用されています。
空気質モニタの原理
空気質の評価は、複数のパラメータの測定で行われます。空気質で測定できる対象は、以下の通りです。
1. 二酸化炭素
二酸化炭素濃度はCO2センサーで計測されます。CO2センサーにはいくつかの方式がありますが、現在は単光源二波長方式が主流です。
CO2センサーは二酸化炭素が赤外線を吸収する特性を利用したものですが、二酸化炭素を吸収する波長域と吸収しない波長域の光の透過量を比較することから、濃度へと変換されます。
2. 一酸化炭素
一酸化炭素は酸素が不足した状態において、燃料が燃焼した際に発生し、市街地の路上やトンネル内、工場構内などで測定されます。測定方法には非分散形赤外線吸収法 (NDIR) や定電位電解法、水素炎イオン化検出法などがあります。
3. 大気圧
大気圧の測定するのは気圧センサです。気圧センサのうち代表的な測定方法はピエゾ抵抗方式です。Si単結晶板を受圧素子として、圧力の変化を電気抵抗の変化として検出します。
ピエゾ抵抗効果呼ばれる現象を利用したものですが、これは圧力によって抵抗率が変化する現象のことです。
4. 相対湿度
湿度の計測には複数の方式がありますが、高分子系湿度センサ、金属酸化物系湿度センサ、電解質系湿度センサといった電気特性を利用したセンサが多く用いられています。
5. 温度
温度はNTCサーミスタで計測されます。NTCサーミスタは温度変化に応じて、抵抗値が3〜5%/℃変化する特性を利用したものです。
空気質モニタの種類
空気質モニタには、屋外の空気を測定するモニタと室内の空気を測定するモニタがあります。空気質を評価する指標の代表的なものは、空気質係数 AQI (Air Quality Index) です。
AQIは米国環境保護庁 (EPA) の全米環境大気質基準 (NAAQS) によって定められており、PM2.5やPM10なども評価に含まれます。AQIは0〜500の数値で表され、0〜50が良好と判断されます。
室内の空気質の評価に用いられる指標は、IAQ (Indoor Air Quality) です。一般社団法人日本環境保健機構が、検査認証制度として用いています。
空気質モニタのその他情報
二酸化炭素の濃度
二酸化炭素は通常の空気中には、0.03% (300ppm) 程度存在しています。室内で二酸化炭素濃度が高くなると人体には息苦しさ、眠気、倦怠感、頭痛などが生じるため、日本では室内の二酸化炭素濃度は1,000ppm以下です。
二酸化炭素濃度は増加傾向であり、世界が工業化する以前は約278ppmだったとされていますが、2021年の世界平均濃度は415.7ppmと公表されています。 ( 温室効果ガス世界資料センターによる解析結果）
参考文献
https://www.keisokuten.jp/products/1752.html
https://jp.rs-online.com/web/c/test-measurement/environmental-test-measurement/air-quality-monitors/
http://deltaohm.jp/portable-measuring-instrument/co2-indoor-air-quality-monitor/529.html
https://www.t-dylec.net/service/aqguard-aqguardambient/