空気環境の測定

温湿度計

温湿度計の最少目盛は0.5℃が望ましい。

乾湿計

乾湿計は、2本の温度計の1本にガーゼを巻いて湿球温度、もう1本で乾球温度を求めて、温度と相対湿度(水蒸気圧)を求める。
乾球温度は、一般に湿球温度より高い値を示す。
湿球を湿潤させる液体には蒸留水を用いる。水つぼにアルコールは入れてはいけない。

アスマン通風乾湿計

乾球・湿球温度計共に円筒状のガラス製水銀二重管温度計を使用し、湿球温度計のガーゼには専用のスポイトで水を与える。
ぜんまい、またはモータ式のファンによって円筒の内側に強制通風を行なうことにより乾湿球温度を指示させる。3m/s以上の通風が必要である。
通気開始後、3分と4分に値を読み、差がなければそれを計測し、スプルングの式(空気線図)より相対湿度を求める。
周囲気流及び熱放射の影響を防ぐ構造となっている。

アウグスト乾湿計

2本のガラス製温度計を枠に固定し、一方の温度計の球部をぬれたガーゼなどの布で包むことにより湿球温度を測定する。
湿球と乾球を大気中に開放したもので、気流の速度及び熱放射が示度に直接影響する。

温度計

グローブ温度計

銅製の黒球に棒状の温度計を差し込んで中心温を測定するもので、熱輻射による温度上昇(黒球温度)を測る。
示度が安定するまで15分程度かかる。
気流の影響を受けるため、気流の強いところには適さない。
平均放射温度(MRT)は、周囲の全方向からの放射熱を平均したもので、グローブ温度Tg＋乾球温度Ta、気流速度vの計算式より求める。(MRT＝Tg＋2.37×√v(TgーTa))
従って、グローブ温度は室内気流速度が小さくなるにつれ、平均放射温度に近づく傾向にある。
グローブ温度計の値は、平均放射温度(MRT)に比例する関係にある。

サーミスタ温度計（抵抗温度計）

金属(白金など)やサーミスタ半導体の抵抗率が温度によって変化することを利用したもの。
金属は精度が高く、応答が遅い。
サーミスタは、応答が速いが、範囲が狭く、最大300度まで測定ができる。
工業用としては使用温度範囲が広く、白金測温抵抗体(Pt100)が最も広く利用されている。
Pt100Ωは0℃で100Ωの抵抗値を持っているという意味で、抵抗比(0℃及び100℃における抵抗値の比)は1.3851である。2線式の白金抵抗体はリード線の抵抗によるの加熱の影響を受けやすいため、影響を受けにくくなるよう一般的には3線式や4線式が用いられている。

バイメタル式温度計

張り合わせた2種類の金属の温度による膨張率の差を利用したもの。

熱電対温度計

熱電対(2種類の金属線で構成する回路)で、2つの接点に温度差があると起電力が生じるゼーベック効果を利用したもの。
温度範囲が広く、応答が速い。
熱電対温度計は、熱電対・補償導線・温度変換器で構成される。
補償導線は、熱電対と温度変換器との間を接続するのに使用する安価な導線で、熱電対と同じ熱起電力特性を持つ。
温度変換器は、測定した熱起電力と基準接点の温度から測定点の温度を算出する。計算には、JIS C1602で定められた規準熱起電力表(熱電対の種類ごとに、接点の温度差とそれに対応する熱起電力の値の規格)を使用する。

赤外線温度計

サーミスタや光電素子を使って赤外放射を検出するもの。
非接触形で、最大1000度まで測定ができる。

全放射温度計

放射体から放射されるエネルギーは、絶対温度の4乗に比例するステファン・ボルツマンの法則を利用したもの。
物体からの放射熱流束を、レンズを通して吸収体に吸収させ、その温度上昇を測定して放射体の温度を推定する。
非接触形で、1000度以上の高温も測定できる。

光高温計

物体からの放射光を、レンズを通して集光し、その輝度を標準ランプの輝度と比較して放射体の温度を推定する。

湿度計

自記毛髪湿度計

ヒトの頭髪を10本以上束ねて張り、湿度による伸縮を、てこの原理を用いて湿度を計測する。
低温や高温、振動の多い場所での測定は避ける。

電気抵抗式湿度計

セラミック素材などの感湿部の電気抵抗が吸湿、脱湿によって変化することを利用したもの。

静電容量式湿度計

上下電極間に感湿膜を挟み、吸湿・脱湿することにより上下電極間の静電容量が変化することを利用したもの。

露点計

気体の露点温度を測定する機器。
露点温度から気体中の水分量を算出する。(固体の水分量を計測する場合は水分計を使用する)
鏡面冷却式(気体を冷やした鏡に当てて結露させ、鏡面の水滴による反射光の読み取るもの)、静電容量式(湿度計と同様に静電容量の変化を利用するもの)がある。

風速計

エアメーターとも呼ばれる。
気流の測定には、0.2m/s以上計測できる風速計を使用する。

熱線風速計

電流を通じて加熱された白金線などから気流に奪われる熱量が、風速に関係する原理を利用している。
ダクトなどの吹出口や吸込口などの室内で用いられる。
あらかじめ気流の向きを調べておく必要がある。
長時間使用していると指示値に誤差が生じることがあるので、定期的に較正する必要がある。
白金線の部分にサーミスタを用いるものもある。
定電圧式や定温度式がある。

定電圧式：白金線を露出させ、加熱電圧を一定に保ち、風速に応じた抵抗の変化を測定する。
定温度式：白金線の温度を一定に保つために加えるべき電流の変化を測定する。

カタ計

アルコール温度計の一種で、暖められた球体の冷却率が風速によって異なる性質を利用する。
室内での人体の快適度を計測する場合などに用いる微風速計である。

ピトー管

先端の孔で風速0となる全圧を求め、側面の孔で静圧を求めて、ベルヌーイの式を用いて流速を算出する。
ダクトなどの速い気流の測定に用いる。

超音波風速計

発信器側から発した超音波を受信器側で受け、その到着時間から風速を求める。

スモークテスター

煙の方向で風向を調べる装置。

圧力計

ブルドン管式圧力計

断面が扁平な楕円形の金属管の一端を閉じ、ほぼ円形に巻いたプルトン管を使用する。
プルトン管に他端から圧力を加えると、管の断面が円形になろうとして、巻かれた管がほどける方向に動き円弧が広がる。
この時、閉じた先端の変異量は、加えた圧力に比例する。
指示圧力は、大気圧との差圧で、ゲージ圧力である。
振動により圧力計が故障するのを防止するため、グリセリンを封入して針の振動を吸収するものもある。(グリセリンは発火するので酸素圧力計には使用できない)
古い圧力計の単位は[kgf/cm²]が使われているものもある。1kgf/cm²=0.1MPaである。

圧力計の交換

圧力計のコックを閉める。(圧力計の指示値はコックを閉めた時の圧力のままとなる）
古い圧力計を取り外す。
新しい圧力計のネジ山にシールテープを巻く。
シールテープは先端のネジ山を2つほど開けた位置から巻く。
ネジを占める方向と同じ方向に巻きつける。(左手に圧力計を持ち、ネジ山の上でシールテープを押さえ、右手でネジ山の下から上方向に巻く）
圧力計のコックを少しだけ開ける。(圧力計を入れる際に圧力が逃げるようにするため)
圧力計を締め込んで取り付ける。(完全に締め切らない）

連成計

大気圧と真空域(負圧)の両方を測定することができるもの。

マノメーター

U字管内に水または水銀を入れ、液面の高さを読み取り、風圧を求める。

流量計

物理的計測方式

差圧式

液体・気体・蒸気。
流路に絞り弁(オリフィス・ノズル・ベンチュリ管)を設置し、圧力損失を故意に発生させての前後の圧力の差を検出し、ベルヌーイの定理(圧力は流量の2乗に比例する)から流量を計測する。
可動部が無く構造が簡単で安価だが、圧力損失が大きく、レンジアビリティ(精度を保って計測可能な最大流量と最小流量の比)が小さい。

容積式

液体。
回転子が計量ますと歯車で構成され、歯車が回転することで液体を計量ますで測ることを繰り返して計測する。
直管部が不要で流体の物性影響を受けにくいが、大流量を計測できない。

タービン式

液体。
流体が当たる羽根車の回転数を計測する。
回転数をパルス信号として計測が可能で構造が簡単で安価だが、高粘性液体や異物、旋回流に弱い。

コリオリ式

液体・気体。
コリオリの力(回転中心から離れたり、近づくように運動する物体には、その進路を曲げる力が働く)を利用したもの。
振動するU字チューブの中を流体が流れると、入口側と出口側で逆方向のコリオリの力が作用してチューブがねじられる。コリオリの力は物体の質量と速度に比例するため、チューブのねじれ角度を測ることで流量を計測する。
高精度で質量流量の計測が可能だが、高価で圧力損失が大きく、振動や気泡の影響を受けやすい。

渦式

液体・気体・蒸気。
流れている流体の中に、柱状の障害物があると下流に交互の渦(カルマン渦)が発生する。流速と渦の発生周波数は比例関係があるため、渦の発生数から流量を測定する。
レンジアビリティ(精度を保って計測可能な最大流量と最小流量の比)が大きく精度が高いが、高粘性液体やスラリーの測定には向かない。

せき式

液体。(自由水面をもつ、非満水状態で流れる水路の流量を測定する)
水路の末端に仕切板(せき板)を設置して、せき板を超えて流れる流量と、せき板上流側の水位との関係から測定する。

その他の計測方式

電磁式

液体(導電性のもの)。
コイルと電極があり、ファラデーの法則による流量の変化で発生する起電力を計測する。
圧力損失が無く、固体混入物を含む液体(スラリー)の測定が可能だが、気体や導電率の無い液体は測定できない。

超音波式

液体・気体。
超音波の伝搬時間差を計測するものと、反射波の周波数変化(ドップラー効果)を計測する方式がある。
圧力損失が無く、配管外部から測定できる(クランプオン式)ので大口径にも適応できるが、精度が低く気泡の影響を受けやすい。

熱式

液体・気体。
流体が物体から熱を奪って温度が上昇することを利用する。流体の中にヒーターを設置して上流と下流の2点での温度差から流量を測定するものと、2点の温度差が一定になるようにヒーターを制御して消費電力から流量を測定するものがある。
圧力損失が無いが、汚れに弱く、流体の温度変化が影響する。

粉じん濃度測定

建築物環境衛生管理基準での測定対象は、相対沈降径が10μm以下の粒子で質量濃度が0.15mg/m³以下を基準とする。化学的組成は考慮しない。
相対沈降径とは、粒子の大きさとして、それと同じ速さで落ちる水の球(比重1)の直径を定義するもの。
標準となる測定法は重量法(質量濃度測定法)である。
浮遊粉じん量の測定に使用する較正機器は、1年以内ごとに1回、厚生労働大臣の登録を受けた者の較正を受けること。
近年の不適率は1%程度に減少した。

粉じんの測定法

粉じんの測定法には、空気中に浮遊する粉じんを捕集して濃度を測定する捕集測定法と、浮遊状態のまま濃度を測定する浮遊測定法がある。
濃度の測定方法は、粉じんの質量濃度を直接求める方法と、相対濃度を求めて質量濃度変換係数(K値)より計算式で質量濃度を求める方法がある。
標準となる測定法は、質量濃度を直接求めるローボリウムエアサンプラ法(LV法)である。
基準のLV法では、測定結果を得るのに長時間を要することから、一般的なデジタル粉じん計では相対濃度指示方法が使用される。
相対濃度指示方法では、代表的な測定点において、基準の測定法と粉じん計との併行測定を行い、相対濃度と質量濃度との変換値である質量濃度変換係数(K値)を求めておき、他の測定点で測定された粉じんの相対濃度にこの係数を乗じて質量濃度を求めている。

ローボリウムエアサンプラ法（LV法）

フィルターに捕集した粉じんの質量を直接測定して、質量濃度を求める。
粉じんの形状に影響されない、質量濃度を直接求める標準測定方法である。
分粒装置にエアーサンプラー(濾過捕集装置)を接続して、吸引させてフィルターに粉じんを捕集する。

β線吸収法

質量濃度を求める方法である。
ろ紙上に捕集した粒子にβ線を照射し、粉じんによりβ線の吸収量が増加することを利用する。

フィルタ振動法

質量濃度を求める方法である。
固有の周波数で振動しているフィルタ上へ粒子を捕集し、振動数が低下することを利用する。

圧電天秤法（ピエゾバランス）

質量濃度を求める方法である。
固有の振動数(周波数)の圧電結晶素子に粉じんが付着すると、素子の振動数(周波数)が付着した粉じんの質量に比例して変化することを利用する。
一定の流量の空気を吸引させ、コロナ放電によって粉じんを荷電させて、素子に吸着させている。
粉じんの捕集には、高感度クオーツを用いている。

光散乱法

相対濃度を求める方法である。
浮遊している粉じんに光を照射したときに、粉じん濃度と比例した散乱光が出ることを利用する。
散乱光の強さ(波長ではない)を電流の強さに変換し、粉じん濃度をCPM(1分間のカウント数)で表示する。
色相が同じ粒子では比重が異なっても散乱光の強度に差はない。
白い粒子の強度は黒い粒子の強度よりも大きくなる。
吸引流量を考慮する必要がない。
タバコなどの煙は吹きかけてはいけない。
粉じん濃度の計算には以下の式を使用する。
粉じん濃度[mg/m³]＝較正係数(1.3)×1分あたりの感度×(1分あたりのカウント数ー1分あたりのバックグラウンド値(ダークカウント数))

吸光光度法

相対濃度を求める方法である。
浮遊している粉じんに光を照射したときの、粉じんによる光の透過率の変化を利用する。

吸光光度法（透過光法）

相対濃度を求める方法である。
ろ紙により粉じんを捕集し、捕集前後のろ紙の光の透過率の変化を利用する。
粉じん濃度をOD値(光学密度)として表示する。
サイズも色もまちまちな物質は測定値に影響が出るため、フィールドの濁度測定には使用されない。

パーティクルカウンタ（微粒子計測器）

空気中や液体中にある埃や不純物などの微粒子を計数する計測器。
微粒子にレーザー光を当てて散乱光を発生させ、その強度で粉じん個数濃度を粒径別に求める。質量濃度ではない。
クリーンルームなどの綺麗な場所で使用する。

ガスの測定

ガス成分と測定法

酸素の測定

ガルバニ電池法、ポーラログラフ方式

一酸化炭素の測定

検知管、定電位電解法、ガスクロマトグラフ法

二酸化炭素の測定

検知管、非分散型赤外線吸収法

窒素酸化物の測定

ザルツマン法、化学発光法、吸光光度法

硫黄酸化物の測定

溶液導電率法、紫外線蛍光法

オゾンの測定

検知管、紫外線吸収法、半導体法、吸光光度法、化学発光法、ヨウ素法

ラドンの測定

半導体法

検知管

測定ガスと鋭敏に反応する検知剤をガラス管に充填したもので、ガス採取器を用いて検知管内に空気を通気すると、化学反応により検知剤が変色する。
混在するガスの影響で正しい測定値が得られない場合がある。
蒸気などの捕集に活性炭を使用する場合があるが、検知管の検知試薬は、活性炭には添着させない。
変色層が斜めになった場合は、中央値の濃度を計測する。
サンプリングに電動ポンプを使用するアクティブ法である。

揮発性有機化合物(VOCs)の測定

空気汚染物質の採取

空気汚染物質の採取には、アクティブサンプリング法とパッシブサンプリング法がある。

アクティブ法

吸引ポンプによるサンプリングを行う方法。
検知管法、吸光光度法(拡散スクラバー法)、光電光度法(AHMT試験紙)、化学発光法、燃料電池法などがある。

パッシブ法

サンプラーを吊るして空気の自然拡散を利用してサンプリングを行う方法。
測定する試料採取に8時間程度を要する。
特定の種類の物質を測定するときに使用する。
物質ごとに定められた拡散速度がわかっているので、何分経ったら何リットルのサンプルを回収できるというのが計算できる。

揮発性有機化合物(VOCs)の測定

VOCsの測定には、基本的にガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)を用いる。
ガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)は、ガスクロマトグラフ(GC)で成分を分離し、質量分析計(MS)で化合物の種類と量を調べる装置である。
TVOC(総揮発性有機化合物)は、GC/MSによりヘキサンからヘキサデカンの範囲で検出したすべてのVOCsの合計をトルエン換算して求める。
TVOCを測定するには、自然拡散によるパッシブ法ではVOCの種類によって捕集量が変わってしまうため、アクティブ法を用いる。
分析機器を用いて正確に測定値が得られる精密測定法と、現場で簡便に測定値が得られる簡易測定法がある。

簡易測定法

検知管法、半導体センサ法(定電位電解法)、光電光度法、燃料電池法などがある。
妨害ガスの影響を受けることがある。

アルデヒド類(ホルムアルデヒド等)の測定

DNPH-HPLC法：DNPH(ジニトロフェニルヒドラジン)カートリッジで捕集して誘電体化し、高速ガスクロマトグラフ分析器(HPLC)で分析する。
DNPHカートリッジは冷蔵で保存する必要がある。
DNPH誘電体はオゾンで分解されるため、負の妨害を受ける。
ほう酸溶液捕集-AHMT吸光光度法：インピンジャー(ガス捕集の容器)を用いる。
TFBAカートリッジ捕集-GC/MS法：カートリッジの保管において冷蔵する必要はない。

アルデヒド類以外のVOCs測定

固相捕集・加熱脱着－GC/MS法：VOCsを捕集した吸着剤を加熱脱着装置によりGC/MSへ導入する方法である。
固相捕集・溶媒抽出－GC/MS法：VOCsを捕集した吸着剤を二硫化炭素で抽出した後、GC/MSへ導入する方法である。
加熱脱着法に比べ、測定感度が落ちる。

その他物質の測定

アスベスト濃度の測定

顕微鏡、X線回析分析法

ダニアレルゲンの測定

ダニアレルゲンの大部分は、数μm以上の粒子である。
エライザ法(ELISA)
単位は、[ng/m³]である。

花粉アレルゲンの測定

表面プラズモン共鳴法、エアロアレルゲン・イムノブロット法、免疫学的な方法

臭気の測定

臭気を測定するには、機器分析と官能試験(オルファクトメータ法)が一般的である。
臭気強度(臭いの感じ方)と臭気物質濃度とは、対数の関係にある。(濃度が一定以上上がると感じ方は安定する)
におい物質は、揮発性、化学反応性に富む比較的低分子の有機化合物が多い。
単位は、臭気濃度[ppm]を測定して臭気濃度の対数で臭気指数で表現する。