JP2002131201A

JP2002131201A - ニオイ測定装置

Info

Publication number: JP2002131201A
Application number: JP2000328091A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kita; 純一喜多; Kunihiko Okubo; 邦彦大久保
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】熱容量の小さい捕集管で捕集した測定ガスを、
捕集管を高速に加熱することにより脱離してＳＮの高い
測定を行うことができるニオイ測定装置を提供する。【解決手段】捕集管１０は金属製のパイプ１１を用い、
これに電流端子１３から電流を流すことにより加熱でき
るようにするとともに、パイプ１１の一部に塗布した黒
色部１７からの輻射をサーモパイルにより非接触にて測
定することにより、パイプ１１の温度を測定する。これ
により、パイプ１１に接触させるような測定センサを取
り付ける必要がなくなり、パイプの熱容量を小さくする
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、ニオイ成分を含有
するサンプルガスを、捕集管に連続的に供給することに
よって捕集管内でニオイ成分を濃縮し、その後に捕集管
を加熱することにより捕集管内に吸着されたニオイ成分
を捕集管から短時間のうちに脱離させてセンサ部に送り
込み、ニオイ成分の質や強度の測定を行うニオイ測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニオイ物質の強度や質について測定する
際に、既にニオイの強度や質について判明している標準
試料と同時に、それらが不明である未知試料についても
測定し、未知試料に関するニオイの定量、定性測定を行
うニオイ測定装置が普及しつつある。このようなニオイ
測定装置では、測定感度を高めるためにニオイ測定装置
の検出部の前段に前処理部を設けて、ここで測定ガスの
ニオイ成分を濃縮した上で検出部に送り込むようにする
ことがなされている。そのような前処理の方法として、
捕集管を用いて濃縮する方法が一般的に使用されてい
る。

【０００３】図２は捕集管を用いたニオイ測定装置の概
略構成を示す図である。図に示すように、本装置はニオ
イ成分ガスを効果的に捕集するための前処理部と、捕集
したニオイ成分ガスを検出するための検出部とから構成
され、図中、１は捕集管、２はニオイセンサを用いたセ
ンサ部、３は装置制御用のＰＣ（パソコン）である。捕
集管１にはニオイ成分を吸着することができる吸着剤
（例えばテナックス）が管内に充填してある。又、捕集
管１にはヒータと温度センサとからなる温調機構が取り
付けられており、ＰＣ３からの制御により温調が行われ
る。センサ部２には導電性高分子センサや酸化物半導体
センサ等のニオイ物質を検出することができる適当な材
料が用いられる。センサ部２はニオイ物質に対する感度
が異なる複数の素子（例えば６素子）が用いられ、これ
らの素子からのデータを多変量解析手法を用いて演算す
ることにより、より高感度な測定ができるようにしてあ
る。

【０００４】捕集管１とセンサ部２との接続は以下のよ
うにしてある。すなわち、図２に示すように捕集管１の
両端の流路をそれぞれ分岐させ、各流路にバルブ４、
５、６、７を設置し、バルブ４はサンプル導入流路に、
バルブ５はセンサ部２に、バルブ６は乾燥Ｎ_２導入流路
に、バルブ７は排出口につながるようにしてある。そし
てＰＣ３が以下のバルブ操作を自動的に行うことにより
測定が行われる。（１）サンプリングしたガスを捕集管に蓄積する工程
（バルブ４、７が開、バルブ５、６が閉で捕集管１は所
定温度Ｔ_０）Ｔ０は通常は室温でよいが、硫化水素等の低沸点物質の
測定の場合には室温以下（例えば摂氏−２０度程度）に
冷却する。又、高沸点物質の測定の場合には例えば摂氏
１００度程度に加熱する。要するに測定対象物質に応じ
てサンプリング時の温度Ｔ_０を定める。（２）乾燥Ｎ_２ガスによるドライパージ工程（バルブ
４、６が開状態バルブ５、７が閉状態で捕集管１温度は
Ｔ_０）（３）捕集管１の電流端子に電流を供給して加熱して捕
集管内の蓄積ガスを脱離させてセンサ部に導く工程（バ
ルブ５、６が開、バルブ４、７が閉で捕集管１温度はＴ
_０より高温のＴ_１）（４）測定後のクリーニング工程（バルブ５、６が開、
バルブ４、７が閉、捕集管温度はＴ_１よりさらに高温に
加熱）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】管内に吸着剤が充填さ
れる捕集管としては、ガラス管の外側にシースヒータを
巻き付けたものが一般的である。捕集管の温度測定のた
めの温度計として熱電対や白金抵抗体が捕集管外壁に密
着してあり、これにより加熱温度をモニタするようにし
ている。このようにガラスを管材として用いたものはど
うしても管壁の肉厚が厚くなり、その結果捕集管自体の
熱容量が大きくなるので捕集管の昇温速度は遅くなる。
一方、捕集管の昇温速度をできるだけ速くして吸着成分
を一気に放出して測定を短時間で行うことが、信号のＳ
／Ｎを高める観点からは望ましい。そこで、捕集管の管
材をガラス管からステンレスのような金属材料にして、
管材の肉厚を抑えるとともに、管径を細くし、しかも、
管材自体に電流端子を設けてこれに通電することで管材
自体をヒータの抵抗体として機能させるようにしたもの
が考えられている。このようにすることにより、捕集管
自体の熱容量を小さく抑えるすることができ、昇温速度
を速めることができる。

【０００６】しかしながらステンレス管等を用いて直接
加熱できるようにした場合に温度測定が問題となる。即
ち、昇温速度が速くなると、熱電対素子のようなそれ自
身が一定の熱容量を有するセンサを用いた温度測定では
たとえ捕集管自体の温度を迅速に変化させることができ
たとしても、熱電対自体が十分に大きな熱容量を有して
いることにより、実際の温度変化に追随できないことに
なる。また、捕集管に直接電流を流す場合に、熱電対に
も電流が流れ込み、誤動作を生じたり、熱電対温度計を
損傷するおそれもある。さらには、捕集管は本来消耗品
であり所定回数使用すると交換する必要があるが、熱電
対は捕集管にペースト等の接着剤を用いて貼り付けた状
態で使用するものなので（もしも接着が不十分であると
接触の度合いにより表示温度が変動することになる）、
交換の際にはいちいち接着剤を剥がす必要が生じ、手間
がかかるとともに接着剤を剥がすときに熱電対先端を損
傷するおそれも生じる。そのため、熱容量を抑えた金属
捕集管を用いてニオイ測定する場合の温度のモニタリン
グでは、実際のニオイ測定開始前に予め、温度測定だけ
のために熱電対を用いて加熱電力と管温度との関係を予
め求めておき、実際のニオイ測定時には電力だけを測定
して、求めておいた電力−温度関係に基づいて間接的に
管温度測定をするようにしている。このような温度測定
方法を採用する場合、ガス流量等に依存して温度が変動
したりするので正確な温度測定は非常に困難となる。

【０００７】そこで、本発明は捕集管の管材自体に通電
加熱できるようにし、かつ、熱容量が小さい金属捕集管
を用いたニオイ測定の場合にも、信頼性の高い温度測定
を行うことができるようにしたニオイ測定装置を提供す
ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明のニオイ測定装置は、吸着剤が充填さ
れた捕集管にサンプルガスを供給することによりサンプ
ルガス中のニオイ成分を吸着し、その後に前記捕集管を
加熱することにより吸着されたニオイ成分を脱離してセ
ンサ部に導きニオイ成分の測定を行うニオイ測定装置に
おいて、前記捕集管は金属管材により構成され、金属管
材の少なくとも一部表面に黒色部を形成するとともに、
黒色部の温度測定を行う非接触温度センサを備えたこと
を特徴とする。本発明では捕集管は金属材料でできてお
り、直接電流を流すことにより加熱できる。捕集管の温
度は非接触型温度計でモニタする。非接触型温度計とし
てはサーモパイルや焦電センサを適用できる。捕集管の
壁面には黒色塗料等が塗布されて黒色化されている部分
があるので、非接触型温度計はその位置をモニタするこ
とにより、金属製捕集管の温度を安定して測定すること
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。図１は本発明の一実施例を示すニオイ測定
装置に用いる捕集管部分の構成図である。なお、ニオイ
測定装置の全体構成については図２に示した従来例と同
様である（即ち捕集管部分以外の全体構成は同じ）ので
同符号を付すことにより説明を省略する。図１におい
て、捕集管１０は、金属製のパイプ１１が使用される。
パイプ１１の材料としては耐腐食性の点でステンレスが
好適であるが、測定ガスによって耐食性等が問題になら
なければより熱伝導性のよいアルミや銅であってもよ
い。パイプ１１の両端にはテフロン（登録商標）製等の
フレキシブルなガス配管１２が接続され、従来例と同様
にサンプリングガス供給元やニオイ測定装置の検出器等
と配管接続するようにしてある。パイプ１１の内部には
ニオイ成分を吸着できるテナックス−TA（Alltech社製
商品名）等の吸着剤が充填されている。パイプ１１の両
端には電流導入端子１３が取り付けられ、電流導入端子
１３には図示しない電源からの給電線１４が接続されて
おり、これに通電することによりパイプ自体が加熱でき
るようにしてある。又、捕集管１１から離隔した位置に
は非接触温度計であるサーモパイル１５が取り付けられ
る。ここで捕集管１１はできるだけ熱容量を小さくする
ために、肉厚を薄く、又管径を細くするように作ってあ
るので、サーモパイル１５の受光面前方にシリコンレン
ズ１６を取り付け、その焦点をパイプ１１にくるように
して集光測定するのが好適である。シリコンレンズを用
いたのは10ミクロン付近の赤外光を効率よく通過させる
ことができるためである。なお、レンズ面に反射防止膜
を形成しておくことがさらに望ましい。金属製のパイプ
１１は、一般に金属光沢色（即ちステンレスやアルミで
は銀、銅では赤銅色）を呈しているが、物質表面から発
せられる赤外線（輻射熱）を検出するサーモパイルにと
ってこのような金属光沢面からの赤外線を測定するのは
適当ではない。そのために、パイプ１１の表面一部に黒
色塗料が塗布された黒色部１７を形成し、この部分にサ
ーモパイルの焦点を合わせるようにしてある。もちろ
ん、管全体を黒色に塗布してもよい。上記実施例ではサ
ーモパイル１５を用いたが、これに代えて焦電素子を用
いてもよい。但し、焦電素子の場合には測定の都合上、
交流的な信号とする必要があるので捕集管と焦電素子と
の間に光学チョッパを設けて交流信号にして測定する必
要がある。さらに、これらに代えてＰｂＳｅ素子やＩｎ
Ｓｂ素子、ＨｇＣｄＴｅ素子等の半導体赤外検出素子を
用いてもよい。又、赤外線集光手段としてシリコンレン
ズに代えて、ゲルマニウムレンズ等の赤外透過材料を用
いることができ、ミラーを用いることもできる。

【０００９】以下に本発明の実施態様をまとめておく。（１）吸着剤が充填された捕集管に未加熱状態でサンプ
ルガスを供給することによりサンプルガス中のニオイ成
分を吸着し、その後に前記捕集管を加熱することにより
吸着されたニオイ成分を脱離してセンサ部に導きニオイ
成分の測定を行うニオイ測定装置において、前記捕集管
は金属管材により構成され、金属管材の少なくとも一部
表面に黒色部を形成するとともに、黒色部の温度測定を
行う非接触温度センサと、黒色部からの輻射を非接触温
度計に導く光学系とを備えたことを特徴とするニオイ測
定装置。（２）黒色部からの輻射を非接触温度計に導く光学系が
シリコンレンズを含むことを特徴とする（１）に記載の
ニオイ測定装置。（３）レンズ面に反射防止膜が形成されていることを特
徴とする（２）に記載のニオイ測定装置。

【００１０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明のニオイ測
定装置では、サンプルガスを捕集する捕集管の温度を非
接触型温度計を用いるようにしたので、捕集管の熱容量
を小さくすることができ、高速加熱によるガスの脱離を
させることが可能となる。しかもこの際に、実温度に追
随した温度測定が可能となるので信頼性の高い測定が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるニオイ測定装置の捕集
管部分の構成図。

【図２】ニオイ測定装置の全体構成図。

【符号の説明】

１：捕集管２：センサ部３：ＰＣ（パソコン）１０：捕集管１１：パイプ１２：ガス配管１３：電流端子１５：サーモパイル１６：シリコンレンズ１７：黒色部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着剤が充填された捕集管にサンプルガ
スを供給することによりサンプルガス中のニオイ成分を
吸着し、その後に前記捕集管を加熱することにより吸着
されたニオイ成分を脱離してセンサ部に導きニオイ成分
の測定を行うニオイ測定装置において、前記捕集管は金
属管材により構成され、金属管材の少なくとも一部表面
に黒色部を形成するとともに、黒色部の温度測定を行う
非接触温度センサを備えたことを特徴とするニオイ測定
装置。