JP2000137025A

JP2000137025A - 排ガスモニタシステム

Info

Publication number: JP2000137025A
Application number: JP11133729A
Authority: JP
Inventors: Shozo Sakamoto; 将三阪本; Tomoyuki Hida; 朋之飛田; Hiroaki Hashimoto; 宏明橋本; Yoshiaki Kato; 義昭加藤; Minoru Sakairi; 実坂入; Yuichiro Hashimoto; 雄一郎橋本; Mamoru Mizumoto; 守水本; Shinji Tanaka; 真二田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-08-25
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-05-16
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP3654046B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイオキシン類，クロロフェノール類，クロロ
ベンゼン類のリアルタイム測定を可能にする。【解決手段】排ガスを採取するガス採取部と、前記排ガ
スをほぼ大気圧下でイオン化する大気圧イオン源と、当
該大気圧イオン源にて生成したイオンを大気圧よりも低
い圧力に排気された室で質量分析を行う質量分析部と、
計測された信号を処理するデータ処理部とを備えた排ガ
スモニタシステムであって、前記大気圧イオン源は、導
入した排ガスを負イオン化する。【効果】排ガス中の主要成分，窒素，空気，炭化水素，
二酸化炭素、塩化水素などの妨害を排除し、ごく微量の
有機塩素化合物が選択的にモニタ可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般廃棄物や産業
廃棄物を焼却した燃焼排ガスに含まれるダイオキシン
類，クロロフェノール類，クロロベンゼン類の濃度を質
量分析することにより求めようとする排ガスモニタシス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却場で廃棄物を焼却すると、その
排ガス中に猛毒のダイオキシンが発生し環境汚染を起こ
し深刻な社会問題となっている。

【０００３】ここで、ダイオキシンとは、７５種類の異
性体をもつポリ塩化ジベンゾパラジオキシン（ＰＣＤＤ
ｓ）および１３５種類の異性体をもつポリ塩化ジベンゾ
フラン（ＰＣＤＦｓ）の総称であり、より広義にはコプ
ラナーポリ塩化ビフェニル（Coplanar PCBs ）を含める
こともある。以後ダイオキシンおよびそれに関連した化
合物群を総称してダイオキシン類と略記する。

【０００４】ダイオキシン類の定量分析は、極めて複雑
な化学的処理と高価な分析機器を駆使して行われる。そ
のため、分析結果の取得までには一週間／一検体の時間
が必要である。当然、実際の焼却炉の運転状況下でのリ
アルタイムモニタは不可能である。その代案として、極
く低濃度（ppt レベル）のダイオキシン類の濃度を直接
求めるのではなく、ダイオキシン類より相対的に高濃度
の他の代替物質の測定を行い、その結果からダイオキシ
ン類の濃度を推定する方法が提案されている。この技術
としては、横浜国大環境研紀要１８：１−８（１９９
２），特開平4−161849号公報，特開平5−312796号公
報，特開平7−155731号公報，特開平9−15229号公報，
特開平9−243601号公報に記載されている方法ならびに
装置が開示されている。

【０００５】横浜国大環境研紀要１８：１−８(１９９
２），特開平4−161849号公報，特開平5−312796 号公
報に記載されている技術は、クロロベンゼン類をガスク
ロマトグラフィー（ＧＣ）により測定し、ダイオキシン
類の代替指標として用いるものである。両者の相関から
ダイオキシン類を推定する方法である。

【０００６】特開平7−155731 号公報に示された技術
は、燃焼灰を加熱処理することにより、灰中に含まれる
ダイオキシン類などを熱分解しダイオキシン類等抑制し
ようとするものである。加熱処理前後の灰中のクロロベ
ンゼン類またはクロロフェノール類を分析しダイオキシ
ン類の除去率を推定する。これにより、熱分解条件の最
適化を図ろうとするものである。

【０００７】特開平9−15229号公報に示された技術は、
排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃
度を測定し、これらと別途求めたダスト濃度と排ガスの
滞留時間からダイオキシン類の濃度を求めようとする方
法である。

【０００８】特開平9−243601号公報に示された技術
は、排ガス中のクロロベンゼン類，クロロフェノール類
をリアルタイムで測定し、ダイオキシン類の濃度を連続
的に求めようとするものである。排ガスをレーザイオン
化質量分析装置に導きイオン化，質量分析することでク
ロロベンゼン類，クロロフェノール類の濃度を求め、ひ
いてはダイオキシン類の濃度を間接的に求めようとする
ものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】横浜国大環境研紀要１
８：１−８（１９９２），特開平4−161849 号公報，特
開平5−312796 号公報に記載されている技術は、ダイオ
キシン類の前駆物質として考えられるクロロベンゼン類
をトラップ管に捕捉濃縮し、ガスクロマトグラフィー
（ＧＣ）により分離，検出を行っている。そのため、試
料濃縮採取及びＧＣ測定に最低一時間以上の時間が必要
である。また、ＧＣの検知器では大量に存在する有機化
合物の中から目的とするクロロベンゼン類を過ちなくか
つ選択的に検出することは困難である。また、妨害物質
による定量値の誤認も頻繁に起きる危険性が常に存在す
る。

【００１０】特開平7−155731 号公報に記載されている
技術は、熱処理前後の灰中のクロロベンゼン類またはク
ロロフェノール類の定量を行おうとするものである。ク
ロロベンゼン類やクロロフェノール類は灰からアセトン
等の溶媒により抽出し、測定する。本公報にはオンライ
ンの試料導入，自動測定など具体的な技術は開示されて
いない。また、測定もＧＣなど従来法を使用するもの
で、抽出操作を除いても一試料あたり２０，３０分の測
定時間を必要とされる。

【００１１】特開平9−15229号公報に記載されている技
術は、ダイオキシン類とクロロベンゼン類，クロロフェ
ノール類の相関を述べている。しかし、発明の前提とな
るダイオキシン類とクロロフェノール類，クロロベンゼ
ン類等の間の関係式には、明確な根拠があるわけではな
い。さらに、クロロフェノール類，クロロベンゼン類等
の定量は専ら、時間のかかる在来法（ＧＣなど）によっ
てなされたものである。即ち、測定時間は１検体（測
定）あたり１時間以上必要である。

【００１２】特開平9−243601 号公報に示された技術
は、クロロベンゼン類のリアルタイム濃度測定の可能性
を示している。しかし、この方式におけるイオン化は多
光子イオン化である。このイオン化では、モノクロロベ
ンゼン類はある程度測定できる。しかし、この多光子イ
オン化においてはベンゼン核に置換した塩素の数が１ケ
ずつ増えるたびに１／７から１／１０の感度低下が起こ
るとされる。例えば、トリクロロベンゼンはモノクロロ
ベンゼンの約１／１００の効率でしかイオン化されな
い。即ちトリクロロベンゼンはモノクロロベンゼンの１
／１００の感度しかないといえる。

【００１３】一方、毒性が最も高いダイオキシンとして
知られている２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−
ｐ−ジオキシン(２，３，７，８−ＴＣＤＤ)は、ダイオ
キシンの２，３，７，８位の４個の水素が塩素に置換さ
れた化合物である。また、有毒なダイオキシン類は全て
塩素が４個以上置換したダイオキシン類である。この猛
毒のダイオキシン類が、クロロフェノール類，クロロベ
ンゼン類を前駆体として、焼却場内で合成されるとする
と、少なくとも、塩素が２個または３個以上置換したク
ロロフェノール類，クロロベンゼン類が前駆物質でなけ
ればならない。従って、この発明で示された多光子イオ
ン化方式では、多置換塩素化合物を効率よくイオン化す
ることができない。即ち、実際の焼却炉の排ガス中に含
まれるクロロフェノール類やクロロベンゼン類の濃度
（１０００ｎｇ／Ｎｍ³(１ppb）程度）での測定は、非
常に難しいといえる。

【００１４】現在まで、排ガスをオンラインで採取し、
ダイオキシン類またはその前駆物質をリアルタイムで測
定する手段，装置は開示されていない。ダイオキシン類
のリアルタイムモニタ法がないために、以下のような問
題を生じていた。

【００１５】（１）焼却炉などの排ガスにどれだけのダ
イオキシン類が含まれているか、変動がどのくらいある
のか、把握されていなかった。

【００１６】（２）焼却炉において、燃焼をはじめてか
ら排ガスが煙突から大気中に排出されるまで、排ガスは
多くの温度の異なる空間を経ると共に、排ガス中におけ
る多くの化学反応プロセスを経て排出される。この複雑
なプロセス一つ一つにおけるダイオキシン類の生成，分
解などを追跡することはできない。また、当然プロセス
条件を変更，最適化してダイオキシン類の削減を図るこ
ともできない。

【００１７】（３）また、ダイオキシン類モニタのリア
ルタイム化ができないため、焼却炉内の多くの場所での
ダイオキシン類の濃度測定はできない。各部でのダイオ
キシン類の挙動を把握できない。

【００１８】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたものであり、ダイオキシン類，クロロフェノー
ル類，クロロベンゼン類のリアルタイムでの測定を可能
にするシステムを提供することを目的とするものであ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、排ガスを採取するガス採取部と、前
記排ガスをほぼ大気圧下でイオン化する大気圧イオン源
と、当該大気圧イオン源にて生成したイオンを大気圧よ
りも低い圧力に排気された室で質量分析を行う質量分析
部と、計測された信号を処理するデータ処理部とを備え
た排ガスモニタシステムであって、前記大気圧イオン源
は、導入した排ガスを負イオン化することである。

【００２０】本発明はダイオキシン類，クロロフェノー
ル類やクロロベンゼン類などが負イオンになり易いこと
を積極的に利用している。

【００２１】ダイオキシン類の排ガス中の濃度は１ppt
以下であり、クロロフェノール類，クロロベンゼン類等
の濃度は１ppb 程度といわれている。このように極微量
の成分をモニタするためには、以下の二項目が重要であ
る。（１）極微量成分の信号を効率よく発するようにす
る。（２）微量成分より圧倒的に存在量の多い成分（窒
素，酸素，二酸化炭素等）は妨害信号を発しないように
する。即ち高いＳ／Ｂ比（Signal/Backgound ）が達成
できる手法が必要になる。

【００２２】発明者等は多くの実験の結果、負イオンモ
ードの大気圧化学イオン化が、排ガス中のダイオキシン
類等の選択的イオン化，検出に最適であることを見出し
た。本発明によれば、塩素，酸素元素を複数分子内に有
するダイオキシン類，クロロフェノール類，クロロベン
ゼン類の検出を高感度に行うことができる。塩素や酸素
は電気陰性度の高い元素で、これら元素を多数含む有機
化合物は低エネルギの熱電子を捕獲して負イオンになり
易い。クロロフェノール類は分子内に塩素原子を一個以
上、酸素原子を一個有している。またクロロベンゼン類
は分子内に塩素原子を一個以上持っている。猛毒のダイ
オキシン類は分子内に４個から８個の塩素原子、２個の
酸素原子を有している。そのため、ダイオキシン類など
は大気圧下における負のコロナ放電により生じた熱電子
により効率よくイオン化され、質量分析計により高感度
にモニタが可能になる。

【００２３】又、試料ガスは連続してイオン源に送ら
れ、質量分析計にも常時生成したイオンが導入されるの
で、連続した測定が可能になる。更に、イオントラップ
式の質量分析計の場合、測定するためのイオン溜め込み
時間は数秒で、１回の測定スピードはｍｓオーダーなの
で、データ処理を含めても１０秒／回以下の連続測定が
でき、オンラインリアルタイム測定が可能となる。しか
も、同時に多項目分析ができるので、ダイオキシン類，
クロロフェノール類，クロロベンゼン類などの濃度を同
時に測定することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１に本発明のモニタ装置の構成
を示す。

【００２５】本発明は図１に示すように、主に３つの部
分より成り立っている。測定対象場所である煙道１から
排気ガスを採取する排気ガス採取部２，採取した排気ガ
ス中から測定対象物質を検出するモニタ部４、更に検
出，取得したデータを処理するデータ処理部６である。

【００２６】排気ガス採取部２は排気ガス採取プローブ
２１，配管２２，ダスト処理部２０，送気ポンプ３０な
どよりなっている。モニタ部４は送り込まれた排気ガス
中の分析対象物質を大気圧化学イオン源４０における負
のコロナ放電により選択的にかつ高い効率でイオン化を
行い、質量分析部５０で質量分析し、分析対象物質を検
出（モニタ）する。検出された信号はデータ処理部６に
送られ検量線から濃度に換算され、データとしてＣＲＴ
やプリンタに出力される。また、ごみ焼却場の燃焼制御
のためのデータとして外部の燃焼制御装置などに送られ
る。

【００２７】図２に、本発明のモニタ装置の詳細な構成
を示す。

【００２８】煙道１には、排気ガス採取プローブ２１が
取り付けられ、ダスト処理部２０まで排気ガス導入配管
２２ａが接続されている。ダスト処理部２０には、ダス
トフィルタ２３と、必要に応じ塩化水素や硫化水素など
の阻害物質を取り除く除去剤２４が接続されている。ダ
スト処理部２０からモニタ装置８までは、排気ガス導入
管２２ｂが接続されている。配管２２は短いほど望まし
い。

【００２９】又、配管２２やダスト処理部２０は分析対
象物質（クロロフェノール，クロロベンゼン，ダイオキ
シン等）の吸着や、酸・アルカリ等の腐食の影響を極力
小さくするために保温材２７が巻かれ、必要に応じヒー
タ２６で加温し、熱電対２５や温調器３５で一定温度に
保つ構造としている。本実施例では、排ガスの温度に近
い値（１５０−２４０℃）に設定できるようにしてい
る。更に、吸着や腐食，耐熱性の観点から、配管２２の
材質は内面鏡面仕上げをしたＳＵＳ−ＥＰ管を使用して
いる。ダストフィルタ２３は石英ウールが一般的で、除
去剤２４は分析対象物質の吸着が少なく塩化水素や硫化
水素などの除去効率が高いＣａ(ＯＨ)₂を使用してい
る。これらダストフィルタ２３や除去剤２４は容易に着
脱可能としている。

【００３０】モニタ装置８内の排気ガス導入管２２ｂは
直接送気ポンプ３０に導いているが、一部をバイパス配
管２６にて大気圧化学イオン源４０を通過させ、その後
送気ポンプ３０に導いている。それぞれの流路にはマス
フローメータ２８ａ，２８ｂと絞り機構２９ａ，２９ｂ
を設け、一定の流量を維持するよう流量調節計３３にて
制御を行う。送気ポンプ３０は大気圧化学イオン源４０
の前段に入れて排ガスを押し込む構造でも良いが、本実
施例では排ガスに与える影響をなくすために吸引式のポ
ンプを使用している。送気ポンプ３０を通過後、排ガス
はモニタ装置８外に排気している。

【００３１】大気圧化学イオン源４０には排気ガスが通
過するイオン化室４４があり、イオンを発生するための
コロナ放電電極４２が設けられている。コロナ放電電極
４２は高圧電源４８から負の電圧（−２から−７ｋＶ程
度）が印加される。放電効率をよくするために引込み電
極４３（−５０Ｖから−１ｋＶ程度）を設けることもあ
る。

【００３２】又、測定対象物質のイオン化を促進するた
めに、酸素ボンベやドライエアーなどの酸素源３４を設
け、配管３７を通してイオン化前室４１に送り込む構造
としている。ここでもマスフローメータ２８ｃと絞り２
９ｃを備え、流量調節計３３にて流量を調整している。
尚、イオン化促進は、大気を導入し、大気中の酸素によ
って行うことも可能である。

【００３３】イオン化室４４のイオン化された物質が電
界によって隔壁４５の細孔４６ａを通り中間圧力部４７
に導かれるように隔壁４５には０から−５０Ｖの電圧を
かけている。更に引き込みをよくするために２段細孔４
６ｂ（電圧０から−１０Ｖ）を設けている。中間圧力部
４７はイオンと共に導入されたほとんどの中性ガスを排
気するために、１Torr程度の真空に排気する油回転ポン
プ等の真空ポンプ５７が設けられている。細孔を通過し
たイオン内の排除しきれなかった中性ガスを取り除くた
めにレンズ５１が設けられ、導入されたイオンを質量対
電荷比(ｍ／ｚ)に分けてイオン量を計測（質量分析）す
る質量分析計５０が設けられている。質量分析計５０に
は、四重極質量分析計（ＱＭＳ）や磁場型質量分析計も
使用することができる。しかし、高感度測定が可能なイ
オン蓄積型の質量分析計すなわちイオントラップを用い
れば、更なる高感度モニタが達成できる。

【００３４】本実施例ではイオントラップ５２を用いて
質量分析を行った。数秒以下の時間でイオントラップ５
２で溜め込んだイオンを掃引処理により測定したいイオ
ンのみを吐き出し、そのイオンの電荷を増幅する電子増
倍管５３と長寿命化を図るためのフォトマルチプライヤ
５４を設けている。質量分析室５５はターボ分子ポンプ
などの真空ポンプ５６により１０^-5Torr以上の高真空に
維持されている。

【００３５】検出されたイオン量（電荷量）の測定、イ
オントラップ５２，イオン源４０の制御は分析制御ユニ
ット６０で行われる。又、配管の温度，流量制御も可能
である。分析制御ユニット６０で検出されたイオン量
（電荷量）のデータ処理はパソコンなど上位のデータ処
理部６１で行われる。分析対象物質の総量，マススペク
トルなどが結果として得られる。その情報は通信又はア
ナログ信号として他システムに送信可能である。

【００３６】モニタ装置８は屋外に置くことも考えられ
るので空調機７０を設け室内を常温に維持することで分
析の信頼性を上げている。

【００３７】又更に、装置の安定化対策として、排気ガ
ス導入配管２２とは別に、較正用として、較正用配管３
１ａまたは３１ｂの何れかを、排ガス採取プローブ２１
の出口近くかモニタ装置８の入り口の排ガス導入配管２
２に接続するよう配置し、排ガスには存在せず分析対象
物質と同様なイオン化挙動をする較正用物質３２（たと
えばニトロフェノール類）を一定量流し続け、配管系や
分析系の経時変化を補正する機構を設けている。較正用
物質３２の量は、マスフローメータ２８ｄと絞り２９ｄ
を設け、流量調節計３３によって調節し、酸素源３４の
送気によって一定流量を維持するようにしている。ま
た、較正用物質３２の蒸発量は温度によって変わるの
で、保温材２７ｃとヒータ２６ｃ，２６ｄによって一定
に管理されている。

【００３８】以下、本実施例の動作を説明する。

【００３９】煙道１で試料採取プローブ２１から採取さ
れた排ガスは、送気ポンプ３０により吸引され配管２２
ａを経てダストフィルタ２３に導かれる。ここで排ガス
中のダストやミストが除去された後、塩化水素などのイ
オン化の阻害物質を除去する除去剤２４に導かれる。そ
の後配管２２ｂを経由してモニタ装置８に導かれる。大
部分の排ガスは送気ポンプ３０により吸引され排気する
が、大気圧イオン化源４０のごく近傍で排ガス導入配管
２２ｂから分岐してバイパス配管２６を経由してイオン
化室４４に排ガスが導入される。ここでフィルタ処理部
２０や配管２２，２６は分析対象物質の吸着を最小限に
するためと、水分の結露を避けるため、１５０−２２０
℃程度に保温材２７ａ，２７ｂとヒータ２６ａ，２６ｂ
で保温されている。又、吸着を少なくするためには配管
内での滞在時間を少なくすることが有効であるため、排
ガス導入配管２２ｂは可能な限り大流量を流す（本実施
例では１０−１５ｌ／min ）。逆に、バイパス配管２６
は排ガス導入配管２２ｂよりも流量が１桁近く減るよう
に、且つ極力短くするようにした。イオン化室４４への
流量を減らしたのは分析装置４０，５０が長期にわたっ
て連続運転するので、内部の汚れを極力抑えるためであ
る。本装置は分析対象物質が極微量でも感度高く測定で
きるので、少流量でも問題はない。流量はマスフロー２
８ａ，２８ｂにより測定できるので、その比によって分
析対象物質の総量を知ることができる。

【００４０】イオン化室４４に導入された排ガスは、高
圧電源４８から印加されたコロナ放電電極４２からの負
のコロナ放電によりイオン化される。コロナ放電電極４
２には高圧電源４８から負の高電圧（−２ｋＶから−７
ｋＶ程度）が印加され、コロナ放電電極５０の先端から
は引込み電極４３に向かって大気中に負のコロナ放電が
発生する。導入された排ガスは負のコロナ放電で生成し
た熱電子の照射を受け、ダイオキシン類，クロロフェノ
ール類やクロロベンゼン類は速やかに熱電子を捕獲して
負イオンとなる。一方、排ガス中の主成分である窒素，
酸素，二酸化炭素，一酸化炭素，炭化水素等はこの負の
コロナ放電ではイオン化されない。即ち、ダイオキシン
類やクロロフェノール類，クロロベンゼン類は排ガス中
に微量にしか存在しないにも関わらず、選択的にイオン
化され高感度に検知されるようになる。これらを化学平
衡式で表すとＯ₂＋ｅ^-→ Ｏ₂ ^-一次イオン化Ｍ＋Ｏ₂ ^-→ (Ｍ−Ｈ)^-＋ＨＯ₂二次イオン化Ｍ：分析対象物質となり、まずＯ₂ ^-イオンができた後、分析対象物質と
反応することが分かる。但し、塩化水素（ＨＣｌ)があ
るとＣｌがイオンし易いため、次式のようにＯ₂ ^-イオ
ンがＣｌ^-イオンになってしまい、分析対象物質のイオ
ン化が阻害されてしまう。

【００４１】Ｏ₂ ^-＋ＨＣｌ → Ｃｌ^-＋Ｏ₂Ｈそのため、酸素源３４からコロナ放電部に酸素を供給す
ることによってＯ₂ ^-イオンを促進することにより分析対
象物質のイオン化効率を上げることができる。新鮮なＯ
₂を入れるため電極４２の汚れ対策にもなる。

【００４２】ほぼ大気圧下で生成したダイオキシン類等
の負イオンは、イオン化室４４と中間圧力部４７の間の
隔壁４５に設けられた細孔４６ａから中間圧力部４７に
連続して導入される。ここでイオンは電界に導かれて細
孔４６ａ、更には二次細孔４６ｂから質量分析部５０に
導入される。中間圧力部４７は油回転ポンプ等の真空ポ
ンプ５７により１〜１０^-1Torr程度の真空に排気され、
イオンと共に中間圧力室４７に導入された中性ガスはこ
こで排気される。細孔を通過したイオン内の排除しきれ
なかった中性ガスは、電界をかけたレンズ５１の軸をイ
オントラップ５２の入射軸とずらすことによりイオント
ラップ５２に入らないようにしている。

【００４３】イオントラップ５２に溜め込んだイオンを
スキャンすることにより、必要な分析対象物質のイオン
をイオントラップ５２から摘出し電子増倍管５３，フォ
トマルチプライヤ５４で検知することができる。又、試
料ガスは連続してイオン源に送られ、質量分析計にも常
時生成したイオンが導入されるので、連続した測定が可
能になる。更に、イオントラップ式の質量分析計の場
合、測定するためのイオン溜め込み時間は数秒で、１回
の測定スピードはｍｓオーダーなので、データ処理を含
めても１０秒／回以下の連続測定ができ、オンラインリ
アルタイム測定が可能となる。しかも、同時に多項目分
析ができるので、ダイオキシン類，クロロフェノール
類，クロロベンゼン類などの濃度を同時に測定すること
が可能となる。

【００４４】質量分析室５５はターボ分子ポンプなどの
真空ポンプ５６により１０^-5Torr以上の高真空に維持さ
れ、感度の高い測定が可能となっている。

【００４５】検出されたイオン量（電荷量）の測定やイ
オントラップ５２，イオン源４０のシーケンス，電圧，
温度制御は分析制御ユニット６０で行われる。又、排ガ
ス導入配管の温度，流量制御は独立した調節計で制御可
能であるが、総量演算のため分析制御ユニット６０かデ
ータ処理部６１に送信できるようにしている。分析制御
ユニット６０で検出されたイオン量（電荷量）のデータ
処理はパソコンなど上位のデータ処理部６１で行われ
る。分析対象物質の総量，マススペクトルなどが結果と
して得られる。その情報は通信又は４−２０ｍＡなどの
アナログ信号として焼却場監視システムなどの他システ
ムに送信可能である。

【００４６】モニタ装置８は屋外に置くことも考えられ
るので空調機７０を設け、更には断熱構造として室内を
常温に維持することで分析の信頼性を上げている。

【００４７】又、配管系や分析系が汚れ、阻害物質の蓄
積のため徐々に測定値がシフトしたり、何らかの要因で
突発的な環境変化が生じた場合、感度が低下することが
考えられる。そのため、装置の安定化対策として、較正
用として、排ガスには存在せず分析対象物質と同様なイ
オン化挙動をする較正用物質３２（たとえばニトロフェ
ノール類）を排ガス採取プローブ２１の出口近くかモニ
タ装置８の入口の排ガス導入配管２２に取込むよう配置
し、一定量流し続けることにより、その変化率と実際の
分析対象物質の実測値から配管系や分析系の経時変化を
補正することができる。較正用物質３２の量はマスフロ
ーセンサ２８ｄと絞り２９ｄもしくはマスフローコント
ローラ２８ｄのみを設け、ドライエアー３４の送気によ
って一定流量を維持するようにしている。また、較正用
物質３２の蒸発量は温度によって変わるので保温材２７
ｃとヒータ２６ｃによって一定に管理されている。

【００４８】図３に本発明のモニタ装置による測定結果
の一例を示す。

【００４９】図３の測定結果を得るにあたっては、既に
公知の標準試料ガス発生装置と希釈装置を排ガス採取プ
ローブ２１に接続して測定を行った。試料は２，３ジク
ロロフェノール（分子量１６２）を用いた。

【００５０】測定方法としては、窒素ガスを１リットル
／分で流し、この中に標準試料として、２，３ジクロロ
フェノールの一定量を気化混入させ、更に窒素ガスで希
釈して規定の濃度になるようにした。濃度は、０.２pp
b，０.４ppb、及び０.８ppbの濃度とした。モニタした
イオンの質量対電荷比（ｍ／ｚ）は、１６１で脱プロト
ンイオン（Ｍ−Ｈ)^-である。

【００５１】図３から分かるように、本発明の装置にお
いては、高いＳ／Ｎ比と直線性を得ることができる。

【００５２】

【発明の効果】排ガス中のダイオキシン類，クロロフェ
ノール類やクロロベンゼン類をオンラインで直接モニタ
することが可能になった。又、長時間安定した秒単位の
リアルタイム連続測定をすることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の詳細な構成を示す図である。

【図３】本発明による測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１…煙道、２…排気ガス採取部、４…モニタ部、６…デ
ータ処理部、８…モニタ装置、２０…フィルタ処理部、
２１…排気ガス採取プローブ、２２ａ，２２ｂ…排ガス
導入配管、２３…ダストフィルタ、２４…除去剤、２５
…熱電対，26ａ，２６ｂ，２６ｃ…ヒータ、２７ａ，２
７ｂ，２７ｃ…保温材、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８
ｄ…マスフローメータ，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９
ｄ…絞り機構、３０…送気ポンプ、３１ａ，３１ｂ…較
正用配管、３２…較正用物質、３３…流量調節計、３４
…酸素源、３５…温度調節計、４０…大気圧化学イオン
源、４１…イオン源前室、４２…コロナ放電電極、４３
…引込み電極、４４…イオン化室、４５…隔壁、４６
ａ，４６ｂ…細孔、４７…中間圧力部、４８…高圧電
源、５０…質量分析部、５１…レンズ、５２…イオント
ラップ、５３…電子増倍管、５４…フォトマルチプライ
ア、５５…質量分析室、５６，５７…真空ポンプ、６０
…分析制御ユニット、６１…データ処理部、７０…空調
機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本宏明茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者加藤義昭茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者坂入実東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者橋本雄一郎東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者水本守茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者田中真二茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスを採取するガス採取部と、前記排ガ
スをほぼ大気圧下でイオン化する大気圧イオン源と、当
該大気圧イオン源にて生成したイオンを大気圧よりも低
い圧力に排気された室で質量分析を行う質量分析部と、
計測された信号を処理するデータ処理部とを備えた排ガ
スモニタシステムであって、前記大気圧イオン源は、導入した排ガスを負イオン化す
ることを特徴とするモニタシステム。
【請求項２】請求項１において、前記大気圧イオン源は、コロナ放電を行う第１の室と、
採取した排ガスが導入される第２の室を備え、前記第１
の室には、酸素が供給されることを特徴とする排ガスモ
ニタシステム。
【請求項３】請求項２において、前記第２の室は、排ガスが導入される導入口と、排ガス
が排出される排出口を備えることを特徴とする排ガスモ
ニタシステム。
【請求項４】請求項１において、前記大気圧イオン源は、連続的に前記排ガスを導入する
ことを特徴とする排ガスモニタシステム。
【請求項５】請求項１において、前記ガス採取部から排ガスを導く第１の配管と、当該第
１の配管から分岐して前記大気圧イオン源に排ガスを導
く第２の配管を備え、前記第１及び第２の配管の流量比
から排ガス中のダイオキシン又は前駆体の量を算出する
ことを特徴とする排ガスモニタシステム。
【請求項６】請求項５において、前記第１及び第２の配管は、１５０℃から２４０℃の間
に保たれることを特徴とする排ガスモニタシステム。
【請求項７】請求項５において、前記ガス採取部と前記第１の配管の間に、塩化水素又は
硫化水素を捕獲するフィルタを備えることを特徴とする
排ガスモニタシステム。
【請求項８】請求項５において、前記第１の配管に任意の量のニトロフェノールを導入す
る手段を有することを特徴とする排ガスモニタシステ
ム。