JP2001296217A - ガス分析装置およびガス分析方法 - Google Patents

ガス分析装置およびガス分析方法

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JP2001296217A
JP2001296217A JP2000110626A JP2000110626A JP2001296217A JP 2001296217 A JP2001296217 A JP 2001296217A JP 2000110626 A JP2000110626 A JP 2000110626A JP 2000110626 A JP2000110626 A JP 2000110626A JP 2001296217 A JP2001296217 A JP 2001296217A
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Yutaka Sawada
豊 沢田
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被分析ガス中の特定成分を連続して精度よく
分析する。 【解決手段】 円筒形状に形成され表面にメタンに比し
てメタン以外の炭化水素の吸着時間が長い吸着剤が塗布
された吸着材24とカラム22のケース23とにより分
析空間26と非分析空間28とを形成し、分析空間26
に排気ガス導入管30と濃度分析部50への供給管32
とを接続すると共に非分析空間28にパージガス導入管
34を接続する。そして、吸着剤がメタン以外の炭化水
素を吸着してから離脱するまでに要する時間より短い切
替時間を経過する毎に吸着材24を180度回転させ
る。この結果、排気ガス中のメタンを連続して分析する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス分析装置およ
びガス分析方法に関し、詳しくは、被分析ガス中の特定
成分を分析するガス分析装置および被分析ガス中の特定
成分以外の成分を所定時間に亘って吸着する吸着材を有
するカラムを用いて該被分析ガス中の特定成分を分析す
るガス分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のガス分析装置としては、
被分析ガス中の特定成分としてのメタンをガスクロマト
グラフ法を用いて分析するものが提案されている(例え
ば、実用新案登録第2593235号公報など)。ガス
クロマトグラフ法は、キャピラリーカラムに充填された
充填剤における被分析ガス中の特定成分の着脱のスピー
ドと他の成分の着脱のスピードとが異なることに基づい
て被分析ガス中の特定成分を分析する方法であるため、
被分析ガス中の特定成分の計時的な濃度変化を分析する
際には、複数のキャピラリーカラムを切り替えて被分析
ガスを導入する手法が採られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
キャピラリーカラムを切り替えて被分析ガスを導入する
装置は、切り替えに必要な配管や電磁弁などが必要とな
り、装置が複雑化する。また、切り替えに伴って配管に
被分析ガスが残留するから、残留した被分析ガスが次回
にキャピラリーカラムに導入されることにより正確な計
測ができなくなってしまう。計測の正確性を確保するた
めに、配管に残留する被分析ガスを排除するようパージ
ガスを導入することも考えられるが、装置が更に複雑な
ものとなってしまう。
【0004】本発明のガス分析装置は、簡易な構成で被
分析ガス中の特定成分を連続的に分析することを目的の
一つとする。また、本発明のガス分析装置は、精度よく
被分析ガス中の特定成分を分析することを目的の一つと
する。本発明のガス分析方法は、被分析ガス中の特定成
分を連続的に分析することを目的の一つとする。また、
本発明のガス分析方法は、精度よく被分析ガス中の特定
成分を分析することを目的の一つとする。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明のガス分析装置およびガス分析方法は、上述の目的
の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採っ
た。
【0006】本発明のガス分析装置は、被分析ガス中の
特定成分を分析するガス分析装置であって、前記被分析
ガス中の特定成分以外の成分を所定時間に亘って吸着す
る吸着材と、該吸着材の表面の一部を用いて分析空間を
形成すると共に該吸着材の表面の他部を用いて非分析空
間を形成する空間形成手段とを有するカラムと、前記カ
ラムの分析空間に前記被分析ガスを導入する被分析ガス
導入手段と、前記カラムの非分析空間に前記特定成分以
外の成分の前記吸着材からの離脱を可能とするパージガ
スを導入するパージガス導入手段と、前記吸着材の前記
分析空間を形成する表面と該吸着材の前記非分析空間を
形成する表面とを所定のタイミングで切り替える切替手
段とを備えることを要旨とする。
【0007】本発明のガス分析装置では、切替手段が、
吸着材の分析空間を形成する表面と吸着材の非分析空間
を形成する表面とを所定のタイミングで切り替えること
により、被分析ガスの導入による特定成分の分析とパー
ジガスによる吸着した特定成分以外の成分の離脱とを切
り替えて、被分析ガス中の特定成分の連続的な分析を可
能とする。この結果、本発明のガス分析装置によれば、
被分析ガス中の特定成分を連続的に分析することができ
る。しかも、吸着材の分析空間を形成する表面と非分析
空間を形成する表面とを切り替えるから、切り替え用の
配管や電磁弁などを必要としない。このため、切り替え
に伴って配管に被分析ガスが残留することもなく、配管
に被分析ガスが残留することに伴って生じる分析精度の
低下を防止することができる。即ち、被分析ガス中の特
定成分を精度よく連続的に分析することができる。な
お、特定成分としては、例えばメタンなどを用いること
もできる。
【0008】こうした本発明のガス分析装置において、
前記切替手段は、前記吸着材の前記分析空間を形成する
表面が前記所定時間未満の設定時間内に前記吸着材の前
記非分析空間を形成する表面となるタイミングを前記所
定のタイミングとして切り替える手段であるものとする
こともできる。こうすれば、特定成分以外の成分が吸着
材から離脱する前に切り替えることができる。
【0009】この所定時間未満の設定時間内に切り替え
る態様の本発明のガス分析装置において、前記切替手段
は、前記吸着材の前記分析空間を形成する表面と前記吸
着材の前記非分析空間を形成する表面とを前記設定時間
が経過したときに瞬時に切り替える手段であるものとし
たり、前記吸着材の前記分析空間を形成する表面と前記
吸着材の前記非分析空間を形成する表面とを前記所定時
間未満の時間に亘って徐々に切り替える手段であるもの
とすることもできる。
【0010】本発明のガス分析装置において、前記吸着
材は回転軸を有する円筒形状または球形状に形成されて
なり、前記切替手段は前記吸着材を前記回転軸で回転駆
動することにより切り替える手段であるものとすること
もできる。
【0011】また、本発明のガス分析装置において、前
記空間形成手段は断面積の小さな空間により前記分析空
間と前記非分析空間とを連絡する連絡空間を有し、前記
被分析ガス導入手段と前記パージガス導入手段は、前記
分析空間の内圧が前記非分析空間の内圧より若干高くな
るよう前記分析ガスと前記パージガスとを導入する手段
であるものとすることもできる。こうすれば、分析空間
と非分析空間とを完全にシールする必要がない。また、
非分析空間の連絡空間近傍には被分析ガスが若干導入さ
れるから、切り替えられた直後でも被分析ガスの特定成
分を分析することができる。
【0012】本発明のガス分析方法は、被分析ガス中の
特定成分以外の成分を所定時間に亘って吸着する吸着材
を有するカラムを用いて該被分析ガス中の特定成分を分
析するガス分析方法であって、前記吸着材の一部を分析
部として前記被分析ガスを導入すると共に該吸着材の他
部を非分析部として前記特定成分以外の成分を前記吸着
材から離脱させるパージガスを導入し、前記吸着材の前
記分析部と前記非分析部とを所定のタイミングで切り替
えることを要旨とする。
【0013】本発明のガス分析方法によれば、吸着材の
分析部と非分析部とを切り替えることにより、被分析ガ
ス中の特定成分を連続的に分析することができる。しか
も、吸着材の部分を切り替えるだけだから、配管などに
被分析ガスが残留することに伴う分析精度の低下を防止
することができる。
【0014】こうした本発明のガス分析方法において、
前記所定時間未満の設定時間が経過したときに前記所定
のタイミングとして前記吸着材の前記分析部と前記被分
析部とを所定のタイミングで切り替えるものとすること
もできるし、前記吸着材の前記分析部と前記非分析部と
が前記所定時間未満の設定時間に亘って徐々に切り替わ
るよう切り替えるものとすることもできる。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
ガス分析装置20の構成の概略を示す構成図である。実
施例のガス分析装置20は、排気ガス中のメタンを特定
成分として分析する装置として構成されており、図示す
るように、吸着剤が表面に塗布された吸着材24を有す
るカラム22と、カラム22からのガス中のメタン濃度
を分析する濃度分析部50とを備える。
【0016】吸着材24は、ステンレス材料により円筒
形状に形成されており、その表面にはモレキュラーシー
ブが吸着剤として塗布されている。モレキュラーシーブ
は、結晶性ゼオライトと呼ばれ、分子の大きさや形状の
違いにより選択的に分子を吸着する物質であり、メタン
以外の炭化水素をメタンに比して長い時間に亘って吸着
する。
【0017】カラム22には、吸着材24の表面とカラ
ム22のケース23とにより分析空間26と非分析空間
28とが形成されている。その分析空間26には排気ガ
スを導入する排気ガス導入管30と濃度分析部50にガ
スを供給する供給管32とが接続されており、非分析空
間28にはメタン以外の炭化水素をモレキュラーシーブ
から離脱させるパージガスとしての空気を導入するパー
ジガス導入管34とパージガスを排出する排出管36と
が接続されている。分析空間26と非分析空間28との
境界をなす境界部38は、分析空間26と非分析空間2
8とを連絡する断面積の小さな連通孔として形成されて
いる。したがって、分析空間26の内圧を非分析空間2
8の内圧より若干高くすることにより分析空間26内の
排気ガスは非分析空間28側に若干リークすることにな
る。
【0018】吸着材24の回転軸には、モータ40が取
り付けられており、吸着材24は図中の矢印方向に回転
できるようになっている。このように吸着材24を回転
させることにより、吸着材24の分析空間26に面する
面と非分析空間28に面する面とを切り替えて排気ガス
中のメタンの分析とパージガスによるメタン以外の炭化
水素のパージとを連続的に行なうことができるようにな
っている。モータ40は、タイマを内蔵する電子制御ユ
ニット42により駆動制御を受けている。実施例では、
モレキュラーシーブのメタン以外の炭化水素の吸着から
離脱までに要する時間より短い切替時間Tを経過する毎
に、吸着材24が180度回転するよう電子制御ユニッ
ト42によりモータ40を駆動制御している。なお、切
替時間Tは、カラム22の構造や分析したい特定成分,
特定成分以外の成分などによって定められる。
【0019】図2は、濃度分析部50の構成の概略を示
す構成図である。濃度分析部50は、図示するように、
一般的な水素炎イオン化検出器として構成されており、
供給されたガス中のメタンの炭素数に比例した微少イオ
ン電流を検出することによりガス中のメタンの濃度を検
出する。
【0020】次に、こうして構成された実施例のガス分
析装置20の動作について図3の吸着材24を区分けす
る区分図と図4の切り替えタイミングと吸着材24の区
分における分析状態との関係を例示する説明図を用いて
説明する。いま、吸着材24を図3に例示するように上
半分の面を区分Aとすると共に下半分の面を区分Bと
し、区分Aが分析空間26を形成すると共に区分Bが非
分析空間28を形成している場合を考える。分析空間2
6には排気ガス導入管30から排気ガスが導入されるか
ら、吸着材24の区分Aは排気ガス中のメタン以外の炭
化水素を吸着して、分析空間26から供給管32を介し
て濃度分析部50に供給されるガスからメタン以外の炭
化水素が含まれないようにする。このガスの供給を受け
て濃度分析部50は、排気ガス中のメタンの濃度を検出
する。
【0021】この状態で切替時間Tが経過すると、モー
タ40の駆動により吸着材24は180度回転するか
ら、吸着材24の区分Aが非分析空間28を形成し、区
分Bが分析空間26を形成することになる。吸着材24
の区分Bは、前述した区分Aと同様に排気ガス中のメタ
ン以外の炭化水素を吸着して濃度分析部50に供給され
るガスからメタン以外の炭化水素が含まれないようにす
る。一方、非分析空間28を形成する区分Aは、非分析
空間28にパージガスとしての空気が導入されることに
より、吸着したメタン以外の炭化水素を離脱させ、メタ
ン以外の炭化水素を含むガスを排出管36から排出す
る。この結果、区分Aは再び排気ガス中のメタン以外の
炭化水素を吸着できるように再生される。図4において
切替時間Tが経過する少し前に「導入」と示されている
のは、境界部38からの排気ガスのリークにより区分A
の境界部38の近傍における分析が開始を意味する。即
ち、リークした排気ガス中のメタンの分離を行なってい
るのである。モレキュラーシーブは、メタンも吸着する
が、メタンの吸着から離脱までに要する時間は、メタン
以外の炭化水素に比して短いので、排気ガスを非分析空
間28側に若干リークさせることにより、切り替えを行
なった直後に吸着したメタンが離脱するようにすること
ができ、これにより切り替え直後の排気ガス中のメタン
濃度の分析を可能としているのである。こうした切り替
えを繰り返すことにより排気ガス中のメタンを連続して
分析することができる。
【0022】以上説明した実施例のガス分析装置20に
よれば、簡易な構成により排気ガス中のメタンを連続し
て分析することができる。しかも、吸着材24を回転さ
せることにより切り替えるから、配管の切り替えに伴っ
て排ガスが残留することがない。したがって、精度よく
連続的に分析することができる。
【0023】実施例のガス分析装置20では、吸着材2
4を円筒形状としたが、回転可能で分析空間26と非分
析空間28とを形成できれば如何なる形状としてもよ
い。
【0024】実施例のガス分析装置20では、切替時間
Tが経過したときに吸着材24を180度回転させるも
のとしたが、切替時間Tの間に徐々に吸着材24を回転
させるものとしてもよい。即ち、切替時間Tの2倍の時
間を回転周期として吸着材24を回転させるのである。
こうすれば、パージにより再生された吸着材24の表面
が常に分析空間26を形成することになるから、連続的
に排気ガス中のメタンを分析することができる。この場
合、図4における「導入」は不要となるから、境界部3
8は分析空間26と非分析空間28とを完全にシールす
るものとしてもよい。
【0025】実施例のガス分析装置20では、排気ガス
中のメタンを分析するものとしたが、排気ガス以外の種
々のガス中のメタンを分析するものとしてもよい。ま
た、特定成分としてメタン以外の成分を分析するものと
してもよい。
【0026】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例であるガス分析装置20の
構成の概略を示す構成図である。
【図2】 濃度分析部50の構成の概略を示す構成図で
ある。
【図3】 吸着材24を区分けする一例を示す説明図で
ある。
【図4】 切り替えタイミングと吸着材24の区分にお
ける分析状態との関係を例示する説明図である。
【符号の説明】
20 ガス分析装置、22 カラム、23 ケース、2
4 吸着材、26 分析空間、28 非分析空間、30
排気ガス導入管、32 供給管、34 パージガス導
入管、36 排出管、38 境界部、40 モータ、4
2 電子制御ユニット、50 濃度分析部。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被分析ガス中の特定成分を分析するガス
    分析装置であって、 前記被分析ガス中の特定成分以外の成分を所定時間に亘
    って吸着する吸着材と、該吸着材の表面の一部を用いて
    分析空間を形成すると共に該吸着材の表面の他部を用い
    て非分析空間を形成する空間形成手段とを有するカラム
    と、 前記カラムの分析空間に前記被分析ガスを導入する被分
    析ガス導入手段と、 前記カラムの非分析空間に前記特定成分以外の成分の前
    記吸着材からの離脱を可能とするパージガスを導入する
    パージガス導入手段と、 前記吸着材の前記分析空間を形成する表面と該吸着材の
    前記非分析空間を形成する表面とを所定のタイミングで
    切り替える切替手段とを備えるガス分析装置。
  2. 【請求項2】 前記切替手段は、前記吸着材の前記分析
    空間を形成する表面が前記所定時間未満の設定時間内に
    前記吸着材の前記非分析空間を形成する表面となるタイ
    ミングを前記所定のタイミングとして切り替える手段で
    ある請求項1記載のガス分析装置。
  3. 【請求項3】 前記切替手段は、前記吸着材の前記分析
    空間を形成する表面と前記吸着材の前記非分析空間を形
    成する表面とを前記設定時間が経過したときに瞬時に切
    り替える手段である請求項2記載のガス分析装置。
  4. 【請求項4】 前記切替手段は、前記吸着材の前記分析
    空間を形成する表面と前記吸着材の前記非分析空間を形
    成する表面とを前記設定時間に亘って徐々に切り替える
    手段である請求項2記載のガス分析装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4いずれか記載のガス分
    析装置であって、 前記吸着材は、回転軸を有する円筒形状または球形状に
    形成されてなり、 前記切替手段は、前記吸着材を前記回転軸で回転駆動す
    ることにより切り替える手段であるガス分析装置。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5いずれか記載のガス分
    析装置であって、 前記空間形成手段は、断面積の小さな空間により前記分
    析空間と前記非分析空間とを連絡する連絡空間を有し、 前記被分析ガス導入手段と前記パージガス導入手段は、
    前記分析空間の内圧が前記非分析空間の内圧より若干高
    くなるよう前記分析ガスと前記パージガスとを導入する
    手段であるガス分析装置。
  7. 【請求項7】 前記特定成分は、メタンである請求項1
    ないし6いずれか記載のガス分析装置。
  8. 【請求項8】 被分析ガス中の特定成分以外の成分を所
    定時間に亘って吸着する吸着材を有するカラムを用いて
    該被分析ガス中の特定成分を分析するガス分析方法であ
    って、 前記吸着材の一部を分析部として前記被分析ガスを導入
    すると共に該吸着材の他部を非分析部として前記特定成
    分以外の成分を前記吸着材から離脱させるパージガスを
    導入し、 前記吸着材の前記分析部と前記被分析部とを所定のタイ
    ミングで切り替えるガス分析方法。
  9. 【請求項9】 前記所定時間未満の設定時間が経過した
    ときに前記所定のタイミングとして前記吸着材の前記分
    析部と前記被分析部とを所定のタイミングで切り替える
    請求項8記載のガス分析方法。
  10. 【請求項10】 前記吸着材の前記分析部と前記非分析
    部とが前記所定時間未満の設定時間に亘って徐々に切り
    替わるよう切り替える請求項8記載のガス分析方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007758A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ガス分離装置及びガス分離方法、並びにガス測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007758A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ガス分離装置及びガス分離方法、並びにガス測定装置

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