JP2006133200A - Gas concentration distribution determining device - Google Patents

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air
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Kazuyoshi Suzuki
和良 鈴木
Tetsuhiro Yorisaki
哲弘 寄崎
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CLIMATEC KK
Japan Agency for Marine Earth Science and Technology
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CLIMATEC KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas concentration distribution determining device, capable of measuring the turbulence flux, preferably, while analyzing gases extracted simultaneously at a plurality of positions, respectively, to determine the gas concentration distribution, using a simple configuration by using only a single gas analyzer. <P>SOLUTION: The gas concentration distribution determining device 10 consists of a plurality of extracting gas inlets 11a to 11d, with each aperture being at mutually different heights, a gas extracting bags 13a to 13d connected individually to each gas extracting inlet, respectively, via first low-speed pumps 18a to 18d and first valves 20a to 20d, and a gas analyzers 30 connected to each gas extracting bag via second valves 22a to 22d, respectively, and a second high-speed common pump 23. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数の高度にて所定量の大気を採取して、各高度での気体の高さ方向の濃度分布を測定する装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for collecting a predetermined amount of air at a plurality of altitudes and measuring a concentration distribution in the height direction of the gas at each altitude.

近年、地球温暖化がますます深刻な問題になってきており、このような地球温暖化を予測するためには、温室効果ガスであると推測されているＣＯ2 （二酸化炭素）などのモニタリングが重要である。このような温室効果ガスのモニタリングのためには、温室効果ガスを連続測定し得る例えば赤外線ガス分析装置が利用される。
また、温室効果ガスのモニタリングのためには、一つの測定箇所において、互いに高さの異なる複数の高度にて、それぞれ大気を採取して、所謂微量濃度プロファイルを測定することが有用である。 In recent years, global warming has become an increasingly serious problem, and in order to predict such global warming, monitoring of CO 2 (carbon dioxide), which is estimated to be a greenhouse gas, is required. is important. For monitoring of such greenhouse gases, for example, an infrared gas analyzer capable of continuously measuring greenhouse gases is used.
For monitoring of greenhouse gases, it is useful to measure the so-called trace concentration profile by collecting air at a plurality of altitudes having different heights at one measurement location.

ところで、このような微量気体濃度プロファイルを測定するために、微量気体濃度を測定すべき各高度にて、それぞれガス分析計を備えて、各高度の微量気体濃度をそれぞれガス分析計により測定することは、赤外線ガス分析装置が高価であることもあって、一般的には行なわれない。このため、一台のガス分析計を使用して、各高度の大気や土壌中での微量気体濃度を測定することにより、微量気体濃度プロファイルの測定を行なうようにしている。   By the way, in order to measure such a trace gas concentration profile, a gas analyzer is provided at each altitude at which the trace gas concentration should be measured, and the trace gas concentration at each altitude is measured by the gas analyzer. Is not generally performed because the infrared gas analyzer is expensive. For this reason, a trace gas concentration profile is measured by measuring a trace gas concentration in the atmosphere and soil at each altitude using a single gas analyzer.

このような微量気体濃度分布の測定方法においては、一台のガス分析計により各高度の大気を順次に時間的にずらしてサンプリングすることになる。
しかしながら、大気は所謂乱流状態にあって、比較的短い周期で微量気体濃度プロファイルが変動していることから、サンプリング周期が短くても、測定される微量気体濃度プロファイルに大きな誤差が生ずる可能性がある。 In such a method for measuring a trace gas concentration distribution, the atmosphere at each altitude is sampled sequentially with a time shift by a single gas analyzer.
However, since the atmosphere is in a so-called turbulent state and the trace gas concentration profile fluctuates in a relatively short period, even if the sampling period is short, a large error may occur in the measured trace gas concentration profile. There is.

また、測定高度が積雪中である場合、大気をサンプリングする流速が速いと、積雪のために当該測定高度における大気量が少ないことから、当該高度以外の周囲の大気や積雪粒子も採取してしまうことになるので、その高度における気体濃度を正確に測定することが困難になってしまう。したがって、例えば０．２ｌｔｒ（リットル）／分という低速で大気のサンプリングを行なうようにしている。
しかしながら、このような低速で採取される微量の大気は、前述した赤外線ガス分析計で直接に計測することはできない。 In addition, when the measurement altitude is in snow, if the flow rate of sampling the atmosphere is high, the amount of air at the measurement altitude is small due to snow accumulation, so the surrounding air and snow particles other than the altitude are also collected. Therefore, it becomes difficult to accurately measure the gas concentration at that altitude. Therefore, for example, sampling of the atmosphere is performed at a low speed of 0.2 ltr (liter) / min.
However, such a small amount of air collected at low speed cannot be directly measured by the infrared gas analyzer described above.

さらに、赤外線ガス分析装置によって、例えば高度１０ｍにて、例えば１０ｌｔｒ／分の高速で大気を分析することによって、乱流フラックスを測定することが可能となるが、上述した微量気体濃度測定装置は、このような乱流フラックスも測定することができるようには構成されていない。   Furthermore, it is possible to measure the turbulent flux by analyzing the atmosphere with an infrared gas analyzer, for example, at an altitude of 10 m, for example, at a high speed of 10 ltr / min. It is not configured to measure such turbulent flux.

これに対して、特許文献１乃至９には、種々の気体濃度を測定するための各種装置や方法が開示されている。
即ち、特許文献１には、多点から同時にガスを採取して、採取したガスにレーザ光を照射することにより、燃焼生成物の濃度を測定する技術が開示されている。
特許文献２には、多点からガスを計測順に分析計に送出して、大気中のＣＯ濃度等を測定する技術が開示されている。
また、特許文献３乃至５には、多点からの土壌ガス，空気等を、管を切り換えながら採取して、それぞれ分析を行なう技術が開示されている。
また、特許文献６には、多点から空気を採取管を介して連続的に吸引して、この空気を分析し、メタン濃度等を測定する技術が開示されている。
さらに、特許文献７には、多点で空気を採取器にサンプリングする技術が開示されている。 In contrast, Patent Documents 1 to 9 disclose various devices and methods for measuring various gas concentrations.
That is, Patent Document 1 discloses a technique for measuring the concentration of combustion products by collecting gas from multiple points simultaneously and irradiating the collected gas with laser light.
Patent Document 2 discloses a technique for sending gas from multiple points to an analyzer in order of measurement and measuring the CO concentration in the atmosphere.
Patent Documents 3 to 5 disclose techniques for collecting soil gas, air, and the like from multiple points while switching the tubes and analyzing them.
Patent Document 6 discloses a technique for continuously sucking air from multiple points through a sampling tube, analyzing the air, and measuring the methane concentration and the like.
Furthermore, Patent Document 7 discloses a technique for sampling air into a collector at multiple points.

これに対して、特許文献８及び９には、多点からガスをエアバッグ内にサンプリングして、ガスフラックス（乱流）を測定する技術が開示されている。   On the other hand, Patent Documents 8 and 9 disclose techniques for measuring gas flux (turbulent flow) by sampling gas into an airbag from multiple points.

特開２００１−００４５４３号公報JP 2001-004543 A 特開平０８−１２２２３０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-122230 特開２００１−２２１７２５号公報JP 2001-221725 A 特開平１０−２８１９７５号公報JP-A-10-281975 特開２００１−１６５９１９号公報JP 2001-165919 A 特開平０６−３１７５０８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-317508 特開平１１−２２３５８３号公報JP-A-11-223583 特開平０８−２６１８９１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-261891 特開平０８−２６１８９２号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-261892

しかしながら、特許文献１によれば、低速でガスを採取して、高速でガスを分析するようには構成されておらず、さらに乱流フラックスを測定する技術も開示されていない。
また、特許文献２によれば、多点からのガスを同時に低速で個別に採取し、採取した各ガスをそれぞれ個別に分析するようには構成されておらず、また乱流フラックスを測定する技術も開示されていない。
さらに、特許文献３乃至５によれば、低速でガスを採取して、高速でガスを分析するようには構成されていない。
また、特許文献６によれば、同様に低速でガスを採取して、高速でガスを分析するようには構成されていない。
さらに、許文献７によれば、連続的または周期的に空気をサンプリングすることは想定されておらず、したがって、多点から同時にガスを採取して、分析する技術は開示されていない。
最後に、特許文献８及び９には、低速でガスを採取して、高速でガスを分析するようには構成されていない。 However, according to Patent Document 1, it is not configured to collect gas at a low speed and analyze the gas at a high speed, and further does not disclose a technique for measuring a turbulent flux.
Further, according to Patent Document 2, it is not configured to individually collect gases from multiple points at low speeds individually, and to analyze each collected gas individually, and to measure turbulent flux Is also not disclosed.
Furthermore, according to Patent Documents 3 to 5, the gas is not collected at a low speed and analyzed at a high speed.
Further, according to Patent Document 6, similarly, the gas is not collected at a low speed and the gas is analyzed at a high speed.
Further, according to Permitted Document 7, it is not assumed that air is sampled continuously or periodically, and therefore, a technique for collecting and analyzing gas from multiple points simultaneously is not disclosed.
Finally, Patent Documents 8 and 9 are not configured to collect gas at low speed and analyze gas at high speed.

このように、従来技術においては、ただ一つのガス分析計を使用して、複数の高度でそれぞれ同時に採取したガスを分析して、気体濃度分布を測定すると共に、乱流フラックスを測定することができるようにした、気体濃度分布測定装置が得られていない。   Thus, in the prior art, a single gas analyzer can be used to analyze gas collected at a plurality of altitudes simultaneously to measure gas concentration distribution and to measure turbulent flux. A gas concentration distribution measuring apparatus which can be used has not been obtained.

本発明は、上記課題に鑑み、簡単な構成により、ただ一つのガス分析計を使用して、複数の位置でそれぞれ同時に採取したガスを分析して、気体濃度分布を測定すると共に、好ましくは、乱流フラックスを測定することができるようにした、気体濃度分布測定装置を提供することを目的としている。   In view of the above problems, the present invention uses a simple gas analyzer to analyze gas collected at a plurality of positions at the same time using a single gas analyzer to measure the gas concentration distribution. An object of the present invention is to provide a gas concentration distribution measuring device capable of measuring a turbulent flux.

上記目的を達成するため、本発明の気体濃度分布測定装置は、互いに異なる位置でそれぞれ開口する複数の採気口と、各採気口に対して個別にそれぞれ第一のポンプ及び第一のバルブを介して接続された採気バッグと、各採気バッグからそれぞれ第二のバルブを介して、そして共通の一つの第二のポンプを介して接続される、導入ガス中の気体濃度を測定するためのガス分析計と、を含んでおり、各第一のバルブが同時に開閉制御されて、その開放時に第一のポンプにより低速で各採気バッグに大気が採取され、各採気バッグに所定量の空気を採取したときに第一のバルブが閉じられ、次に、第二のバルブが順次に開放されて、第二のポンプにより各採気バッグ内に採取された大気が順次に高速でガス分析計に送出され、ガス分析計により気体濃度が計測されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a gas concentration distribution measuring device of the present invention includes a plurality of air intake ports that open at different positions, and a first pump and a first valve individually for each air intake port. And measuring the gas concentration in the introduced gas connected from each air bag through a second valve and through a common second pump. Each of the first valves is controlled to open and close at the same time, and when opened, the air is sampled at a low speed by the first pump at each of the air sampling bags. When a fixed amount of air is collected, the first valve is closed, then the second valve is opened sequentially, and the air collected in each air collection bag by the second pump is sequentially high-speed. Sent to the gas analyzer and the gas analyzer Wherein the concentration is measured.

上記構成によれば、すべての第一のバルブを開放して、すべての第一のポンプを運転することにより、各採気口からそれぞれ対応する採気バッグ中に、大気を低速で吸引して採取する。
次に、第二のバルブを順次に開放して、各採気バッグから採取された大気を順次に第二のポンプにより高速でガス分析計に送出する。
これにより、ガス分析計は、各採気口付近の時間平均された大気濃度を検出し、各採気口が開口する位置における大気濃度、大気濃度分布を測定することが可能である。 According to the above configuration, by opening all the first valves and operating all the first pumps, the air is sucked into the corresponding air collection bags from each air intake port at a low speed. Collect.
Next, the second valve is sequentially opened, and the air collected from each air collection bag is sequentially sent to the gas analyzer at a high speed by the second pump.
As a result, the gas analyzer can detect the time-averaged atmospheric concentration in the vicinity of each air inlet and measure the air concentration and the air concentration distribution at the position where each air inlet opens.

この場合、例えば、種々の高度で開口する各採気口から、同時に所定量の大気が採取される。したがって、各採気口での大気の採取に時間的ずれがない。その際、大気の採取が低速で行なわれることから、採気口が積雪中あるいは土壌中であっても、当該採気口周辺の大気や積雪粒子等を吸引してしまうようなことがなく、当該採気口付近の大気が確実に採取される。   In this case, for example, a predetermined amount of air is collected simultaneously from each air intake opening that opens at various altitudes. Therefore, there is no time lag in collecting air at each air intake. At that time, since the air is collected at a low speed, even if the air intake port is in snow or in the soil, the air around the air intake port, snow particles, etc. are not sucked, The air in the vicinity of the air intake is reliably collected.

また、各採気バッグには十分な量の大気が採取されるので、ガス分析計は、分析に必要な量の大気が高速で送り込まれる。このため、当該大気のガス分析を、短時間に、かつ、正確に行なうことができる。この際、大気中に含まれる微量ガスの分析も行うことができる。   In addition, since a sufficient amount of air is collected in each air collection bag, the gas analyzer is fed with an amount of air necessary for analysis at a high speed. For this reason, the gas analysis of the atmosphere can be performed accurately in a short time. At this time, a trace gas contained in the atmosphere can also be analyzed.

上記構成において、好ましくは、さらに、複数の採気口とは異なる位置に開口する乱流測定用の採気口が備えられていて、この採気口が、三方弁を介して第二のポンプの吸引側に接続され、採気口付近の大気を吸引してガス分析計に送出することにより、採気口付近の乱流フラックスを測定する。
上記構成によれば、各採気口から採気バッグに大気が低速で採取されている間に、この乱流測定用の採気口から三方弁を介して第二のポンプにより高速で大気を吸引してガス分析計に送出することにより、ガス分析計は、乱流測定用の採気口から大気を連続的に分析することによって、当該乱流測定用の採気口付近の乱流フラックスを測定することが可能になる。 In the above configuration, preferably, a turbulent air sampling port that opens at a position different from the plurality of air sampling ports is provided, and the air sampling port is connected to the second pump via a three-way valve. The turbulent flux near the sampling port is measured by sucking the atmosphere near the sampling port and sending it out to the gas analyzer.
According to the above configuration, while the air is being collected from each air intake port into the air intake bag at a low speed, the air is rapidly extracted from the air intake port for turbulent flow measurement by the second pump via the three-way valve. By sucking and sending it to the gas analyzer, the gas analyzer continuously analyzes the atmosphere from the air inlet for turbulent flow measurement, so that the turbulent flux near the air inlet for turbulent flow measurement Can be measured.

上記構成において、好ましくは、三方弁が、第一のバルブ開放時に第一のポンプにより各採気バッグに大気が採取されている間に、乱流測定用の採気口側を第二のポンプに対して開放する。この構成によれば、ガス分析計により、採気バッグへの大気の採取の間の待ち時間を利用して、当該乱流測定用の採気口付近の乱流フラックスを測定することができる。   In the above configuration, the three-way valve is preferably configured such that the air intake port side for turbulent flow measurement is set to the second pump while the air is collected in each air collection bag by the first pump when the first valve is opened. To open against. According to this configuration, the gas analyzer can measure the turbulent flux in the vicinity of the air inlet for turbulent flow measurement by using the waiting time during the collection of the air into the air collecting bag.

上記構成において、好ましくは、気体濃度分布測定装置が、さらに、制御部を備えている。また、好ましくは、各第一のバルブ及び各第二のバルブと、第一のポンプ及び第二のポンプと、を制御する制御部を備えている。また、好ましくは、三方弁が、制御部により制御される。
上記構成によれば、制御部を使用することにより、大気の採気において、各第一のバルブ及び各第二のバルブと、第一のポンプ及び第二のポンプと、所定のタイミングで正確に制御することができる。また、乱流測定を所定のタイミングで正確に制御することができる。 In the above configuration, preferably, the gas concentration distribution measuring device further includes a control unit. Preferably, a control unit is provided for controlling each first valve and each second valve, and each of the first pump and the second pump. Preferably, the three-way valve is controlled by the control unit.
According to the above configuration, by using the control unit, in the air sampling, each first valve and each second valve, the first pump and the second pump, and accurately at a predetermined timing. Can be controlled. Moreover, turbulent flow measurement can be accurately controlled at a predetermined timing.

上記構成において、制御部は、さらに、ガス分析計により計測される気体濃度データを記録するメモリ手段を備えている。また、好ましくは、制御部は、気体濃度分布測定装置を遠隔地から制御する通信手段を備えている。この構成によれば、ガス分析計により計測される気体濃度をメモリ手段に保存することができる。また、通信手段により、測定データを遠隔地に送出したり、遠隔地からの測定指令が受信できるので、無人で大気に含まれる気体の濃度の長時間の測定が可能となる。   In the above configuration, the control unit further includes memory means for recording gas concentration data measured by the gas analyzer. Preferably, the control unit includes communication means for controlling the gas concentration distribution measuring apparatus from a remote place. According to this configuration, the gas concentration measured by the gas analyzer can be stored in the memory means. Further, since the measurement data can be sent to the remote place and the measurement command from the remote place can be received by the communication means, it is possible to measure the concentration of the gas contained in the atmosphere for a long time without an attendant.

上記構成において、気体濃度分布測定装置は、好ましくは、さらに、風速計を備えている。この構成によれば、ガス分析計により計測される気体濃度データと共に、例えば、採気口の風速も併せて測定することができる。   In the above configuration, the gas concentration distribution measuring device preferably further includes an anemometer. According to this configuration, it is possible to measure, for example, the wind speed of the air intake port together with the gas concentration data measured by the gas analyzer.

上記構成において、気体濃度分布測定装置は、好ましくは、さらに、温度計を備えている。この構成によれば、ガス分析計により計測される気体濃度データと共に、例えば採気口が設置されている箇所の気温も併せて測定することができる。   In the above configuration, the gas concentration distribution measuring device preferably further includes a thermometer. According to this configuration, together with the gas concentration data measured by the gas analyzer, for example, the air temperature at the location where the air inlet is installed can also be measured.

本発明によれば、各採気口から大気を低速で採取することによって、採気口が積雪中あるいは土壌中に在る場合でも、確実に採気口付近の大気を採取することができると共に、各採気口からの大気が同時に採取されることにより、乱流フラックスが発生していても、正確に同一時点での大気を採取することができるので、平均化された気体濃度分布や、気体濃度分布を正確に測定することが可能になる。
さらに、採気バッグへの大気の採取の間の待ち時間を利用して、乱流測定用の採気口から高速で大気を吸引してガス分析計に送出することにより、ガス分析計が乱流測定用の採気口から大気を連続的に分析して、当該乱流測定用の採気口付近の乱流フラックスを測定することが可能になる。 According to the present invention, by collecting the air from each air intake port at low speed, the air near the air intake port can be reliably collected even when the air intake port is in snow or in the soil. Since the air from each air sampling port is collected at the same time, even if turbulent flux is generated, the air at the same time can be collected accurately, so the averaged gas concentration distribution, It becomes possible to accurately measure the gas concentration distribution.
Furthermore, using the waiting time during the collection of the air into the air collection bag, the gas analyzer is disturbed by sucking the air at a high speed from the air inlet for turbulent flow measurement and sending it to the gas analyzer. It is possible to continuously analyze the atmosphere from the air sampling port for flow measurement and measure the turbulent flux near the air sampling port for turbulent flow measurement.

以下、図面に示した実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
図１は、本発明による気体濃度分布測定装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、気体濃度分布測定装置１０は、採気口１１と、採気口１１から大気を採気する大気採気部５（図１の点線で囲んだ部分）と、採気部５で採気した大気を分析するガス分析計３０と、を含んで構成されている。採気部５は、制御部３１により制御される。 The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a gas concentration distribution measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a gas concentration distribution measuring device 10 includes an air intake 11, an air intake unit 5 that extracts air from the air intake 11 (portion surrounded by a dotted line in FIG. 1), and an air intake unit 5. And a gas analyzer 30 for analyzing the collected air. The air sampling unit 5 is controlled by the control unit 31.

採気口１１は、互いに異なる位置で開口する複数個、図示の場合、４個の大気の採気口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ及び乱流測定用の採気口１１ｅからなっている。
大気採気部５は、各採気口１１ａ乃至１１ｅから延びる採気管１２ａ乃至１２ｅと、採気管１２ａ乃至１２ｄの先端に接続された採気バッグ１３ａ乃至１３ｄと、各採気バッグ１３ａ乃至１３ｄから延びる吸引管１４ａ乃至１４ｄが一つに合流する吸引管１４ｅと、採気管１２ｅが流入側に接続される三方弁１５などから構成されている。この三方弁１５から送出管１６を介して、ガス分析計３０が接続される。
ここで、複数の大気の採気口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは４個の場合を示しているが、所望の三次元配置による気体濃度分布が得られるように、高さを変えた位置などに必要な個数を設置すればよい。また、乱流測定用の採気口１１ｅは、複数の採気口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとは異なる別の位置に、設置することが好ましい。
なお、本発明において、乱流とは、大気による風速や、大気に含まれている気体濃度の高周波濃度成分などを含むものである。 The air intake port 11 includes a plurality of air intake ports 11a, 11b, 11c, and 11d that are opened at different positions, and four air intake ports 11e for turbulent flow measurement.
The air collecting unit 5 includes air collecting tubes 12a to 12e extending from the air collecting ports 11a to 11e, air collecting bags 13a to 13d connected to the tips of the air collecting tubes 12a to 12d, and air collecting bags 13a to 13d. The suction pipes 14a to 14d that extend together are composed of a suction pipe 14e that joins together, and a three-way valve 15 that has an air sampling pipe 12e connected to the inflow side. A gas analyzer 30 is connected from the three-way valve 15 through the delivery pipe 16.
Here, a plurality of air sampling ports 11a, 11b, 11c, and 11d are shown in the case of four. However, the height is changed so that a gas concentration distribution by a desired three-dimensional arrangement can be obtained. You can install as many as you need. Moreover, it is preferable to install the air intake port 11e for turbulent flow measurement at a different position from the air intake ports 11a, 11b, 11c, and 11d.
In the present invention, the turbulent flow includes a wind velocity by the atmosphere, a high-frequency concentration component of the gas concentration contained in the atmosphere, and the like.

上記大気採気部５において、各採気管１２ａ乃至１２ｄには、採気口側から順に、フィルタ１７ａ乃至１７ｄ，第一のポンプ１８ａ乃至１８ｄ，流量調整バルブ１９ａ乃至１９ｄ，第一のバルブとなる三方弁２０ａ乃至２０ｄ，流量計２１ａ乃至２１ｄが接続されていると共に、採気管１２ｅには、同様にフィルタ１７ｅ，流量調整バルブ１９ｅが接続されている。
また、上記各吸引管１４ａ乃至１４ｄには、第二のバルブとなる二方弁２２ａ乃至２２ｄが接続されている。そして、吸引管１４ｅには、流量調整バルブ２２ｅが接続されている。
さらに、上記送出管１６には、三方弁１５側から順に、第二のポンプ２３，流量計２４，三方弁２５，流量計２６が接続されている。この送出管１６の三方弁２５と流量計２６との間には、外部から複数の標準ガス（図示の場合、２つ）３２，３３が、それぞれ、二方弁２７ａ，２７ｂを介して導入されるようになっている。 In the atmospheric air sampling unit 5, the air collecting pipes 12a to 12d serve as filters 17a to 17d, first pumps 18a to 18d, flow rate adjusting valves 19a to 19d, and first valves in order from the air inlet side. Three-way valves 20a to 20d and flow meters 21a to 21d are connected, and a filter 17e and a flow rate adjusting valve 19e are similarly connected to the sampling tube 12e.
The suction pipes 14a to 14d are connected to two-way valves 22a to 22d serving as second valves. A flow rate adjusting valve 22e is connected to the suction pipe 14e.
Furthermore, a second pump 23, a flow meter 24, a three-way valve 25, and a flow meter 26 are connected to the delivery pipe 16 in this order from the three-way valve 15 side. A plurality of standard gases (two in the case of illustration) 32 and 33 are introduced between the three-way valve 25 and the flow meter 26 of the delivery pipe 16 through the two-way valves 27a and 27b, respectively. It has become so.

上記採気口１１ａ乃至１１ｅは、例えば測定箇所において、それぞれ高度０ｍ，２ｍ，３ｍ，４ｍ，１０ｍにて開口するように配置されている。
なお、各採気口１１ａ乃至１１ｅは、雨水や積雪が進入しないように、下方を向いた漏斗を備えている。 The air sampling ports 11a to 11e are disposed so as to open at altitudes of 0 m, 2 m, 3 m, 4 m, and 10 m, for example, at measurement points.
Each of the air intake ports 11a to 11e includes a funnel facing downward so that rainwater and snow cannot enter.

上記採気管１２ａ乃至１２ｅは、例えば耐候性のテフロン（登録商標）チューブ等から構成されており、それぞれ一端が採気口１１ａ乃至１１ｅに気密的に接続されていると共に、採気管１２ａ乃至１２ｄは、それぞれ採気バッグ１３ａ乃至１３ｄに気密的に接続されており、また採気管１２ｅは、三方弁１５の流入側に気密的に接続されている。   The air sampling tubes 12a to 12e are composed of, for example, weather-resistant Teflon (registered trademark) tubes, and the one ends of the air sampling tubes 12a to 12e are hermetically connected to the air sampling ports 11a to 11e. The air collection bags 13a to 13d are airtightly connected to each other, and the air collection pipe 12e is airtightly connected to the inflow side of the three-way valve 15.

上記採気バッグ１３ａ乃至１３ｄは、それぞれ、例えば医療用の商品名テドラーバッグ等として市販されている伸縮可能な気密バッグから構成されている。   Each of the air collection bags 13a to 13d is composed of a stretchable airtight bag that is commercially available, for example, as a medical product name Tedlar bag.

上記吸引管１４ａ乃至１４ｅは、採気管１２ａ乃至１２ｅと同様に、例えば耐候性のテフロン（登録商標）チューブ等から構成されている。吸引管１４ａ乃至１４ｄは、それぞれ、一端が、各二方弁２２ａ乃至２２ｄを介して、採気バッグ１３ａ乃至１３ｄに気密的に接続されていると共に、他端が吸引管１４ｅの一端に纒めて気密的に接続されている。また、吸引管１４ｅの他端が、流量調整バルブ２２ｅを介して、三方弁１５の流入側に気密的に接続されている。   The suction tubes 14a to 14e are composed of, for example, a weather-resistant Teflon (registered trademark) tube or the like, like the air sampling tubes 12a to 12e. One end of each of the suction tubes 14a to 14d is hermetically connected to the air collection bags 13a to 13d via the respective two-way valves 22a to 22d, and the other end is fitted to one end of the suction tube 14e. Are airtight and connected. The other end of the suction pipe 14e is airtightly connected to the inflow side of the three-way valve 15 via the flow rate adjusting valve 22e.

上記三方弁１５は、公知の構成の三方弁であって、例えば電磁弁として構成されており、流入側に接続された採気管１２ｅ、または、吸引管１４ｅを択一的に流出側に切り換えるようになっている。   The three-way valve 15 is a known three-way valve, for example, configured as an electromagnetic valve, and selectively switches the intake tube 12e or the suction tube 14e connected to the inflow side to the outflow side. It has become.

上記送出管１６は、同様に、例えば耐候性のテフロン（登録商標）チューブ等から構成されており、一端が三方弁１５の流出側に気密的に接続されていると共に、他端がガス分析計３０のガス導入口に対して気密的に接続されている。   Similarly, the delivery pipe 16 is composed of, for example, a weather-resistant Teflon (registered trademark) tube or the like, one end of which is hermetically connected to the outflow side of the three-way valve 15 and the other end of the gas analyzer. Airtightly connected to 30 gas inlets.

上記フィルタ１７ａ乃至１７ｅは、それぞれ公知の構成であって、採気口１１ａ乃至１１ｅから吸引される大気中に含まれる塵埃等の不純物を除去する。   Each of the filters 17a to 17e has a known configuration, and removes impurities such as dust contained in the atmosphere sucked from the air intake ports 11a to 11e.

上記第一のポンプ１８ａ乃至１８ｄは、採気ポンプで、それぞれ公知の構成の所謂押込ポンプであって、例えば０．２ｌｔｒ（リットル、１０００ｃｍ3 ）／分の低速で気体を吸引し、送出する。 The first pumps 18a to 18d are so-called push pumps each having a known configuration, and suck and deliver gas at a low speed of, for example, 0.2 ltr (liter, 1000 cm 3 ) / min.

上記流量調整バルブ１９ａ乃至１９ｅは、それぞれ、採気管１２ａ乃至１２ｅを流れる気体の流量を調整することができるようになっている。流量調整バルブ１９ａ乃至１９ｅ及び２２ｅは、手動バルブやマスフローコントローラーを用いることができる。マスフローコントローラーの場合には、後述する制御部３１により制御されてもよい。   The flow rate adjusting valves 19a to 19e can adjust the flow rate of the gas flowing through the sampling tubes 12a to 12e, respectively. As the flow rate adjusting valves 19a to 19e and 22e, manual valves or mass flow controllers can be used. In the case of a mass flow controller, it may be controlled by the control unit 31 described later.

上記第一のバルブである三方弁２０ａ乃至２０ｄは、それぞれ公知の構成の三方弁であって、電磁弁として構成されており、流入側が各採気管１２ａ乃至１２ｄの上流側に、また一つの流出側が各採気管１２ａ乃至１２ｄの下流側に接続されると共に、他方の流出側が大気開放されている。   The three-way valves 20a to 20d, which are the first valves, are three-way valves each having a known configuration, and are configured as electromagnetic valves. The inflow side is upstream of each of the sampling tubes 12a to 12d and one outflow is made. The side is connected to the downstream side of each of the sampling tubes 12a to 12d, and the other outflow side is open to the atmosphere.

上記流量計２１ａ乃至２１ｄは、それぞれ公知の構成の流量計であって、採気管１２ａ乃至１２ｄ内を流れる気体の流量を計測する。   Each of the flow meters 21a to 21d is a flow meter having a known configuration, and measures the flow rate of the gas flowing through the sampling tubes 12a to 12d.

上記第二のバルブである二方弁２２ａ乃至２２ｄは、それぞれ公知の構成の二方弁であって、電磁弁として構成されており、吸引管１４ａ乃至１４ｅをそれぞれ開閉する。   The two-way valves 22a to 22d, which are the second valves, are two-way valves having a known configuration, and are configured as electromagnetic valves, and open and close the suction pipes 14a to 14e, respectively.

上記第二のポンプ２３は、公知の構成の吸引ポンプであって、例えば１５ｌｔｒ／分の高速で気体を吸引し、送出する。   The second pump 23 is a suction pump having a known configuration, and sucks and delivers gas at a high speed of 15 ltr / min, for example.

上記流量計２４は、公知の構成の流量計であって、送出管１６を流れる気体の流量を計測する。   The flow meter 24 is a known flow meter, and measures the flow rate of the gas flowing through the delivery pipe 16.

上記三方弁２５は、公知の構成の三方弁であって、電磁弁として構成されており、流入側が送出管１６の上流側に、また一つの流出側が送出管１６の下流側に接続されると共に、他方の流出側が大気開放されている。   The three-way valve 25 is a known three-way valve, and is configured as an electromagnetic valve. The inflow side is connected to the upstream side of the delivery pipe 16 and one outflow side is connected to the downstream side of the delivery pipe 16. The other outflow side is open to the atmosphere.

上記流量計２６は、公知の構成の流量計であって、送出管１６からガス分析計３０に流入する気体の流量を計測する。   The flow meter 26 is a flow meter having a known configuration, and measures the flow rate of gas flowing into the gas analyzer 30 from the delivery pipe 16.

上記二方弁２７ａ，２７ｂは、それぞれ公知の構成の二方弁であって、電磁弁として構成されており、外部から導入される標準ガス３２，３３の通路をそれぞれ開閉する。   The two-way valves 27a and 27b are two-way valves each having a known configuration, and are configured as electromagnetic valves, which respectively open and close the passages of the standard gases 32 and 33 introduced from the outside.

上記ガス分析計３０は、公知の構成の例えば赤外線ガス分析計であって、所定量の大気等のガスが導入口から導入されることにより、当該ガスの分析を行なって、例えば、Ｈ2 Ｏの気体濃度やＣＯ2 等の微量気体濃度を検出し、あるいは乱流フラックスを測定するようになっている。また、上記ガス分析計３０は、二方弁２７ａ，２７ｂを介して導入される異なる標準ガス３２，３３が導入口から導入されることにより、これらのガスの既知の濃度を測定の前や後、または前後に分析して、その結果に基づいて分析結果を較正するようになっている。 The gas analyzer 30 is, for example, an infrared gas analyzer having a known configuration. When a predetermined amount of gas such as the atmosphere is introduced from the introduction port, the gas analyzer 30 analyzes the gas, for example, H 2 O. The gas concentration and the trace gas concentration such as CO 2 are detected, or the turbulent flux is measured. In addition, the gas analyzer 30 introduces different standard gases 32 and 33 introduced through the two-way valves 27a and 27b from the introduction port, so that the known concentrations of these gases are measured before and after the measurement. Alternatively, the analysis result is calibrated based on the result of the analysis.

上記気体濃度分布測定装置１０は、さらに、制御部３１を含んでいる。この制御部３１は、コンピュータなどから構成されており、上述した三方弁１５，第一のポンプ１８ａ乃至１８ｄ，三方弁２０ａ乃至２０ｄ，二方弁２２ａ乃至２２ｅ，第二のポンプ２３，三方弁２５，二方弁２７ａ，２７ｂをそれぞれ所定のタイミングで開閉，切換えまたは駆動制御する。さらに、流量調整バルブ１９ａ乃至１９ｅの制御を行うこともできる。   The gas concentration distribution measuring apparatus 10 further includes a control unit 31. The control unit 31 includes a computer or the like, and the above-described three-way valve 15, first pumps 18a to 18d, three-way valves 20a to 20d, two-way valves 22a to 22e, second pump 23, and three-way valve 25. The two-way valves 27a and 27b are opened / closed, switched or driven at predetermined timings. Further, the flow rate adjusting valves 19a to 19e can be controlled.

ここで、制御部３１は、大気採取部５内の上記各弁の他に、第１のポンプ１８ａ乃至１８ｄ及び第２のポンプ２３を含む大気採取部５の制御を行うことができる。また、制御部３１は上記ガス分析計３０による測定データの通信機能を備えていてもよい。
さらに、制御部３１は、ガス分析計により計測される気体濃度や乱流フラックスなどの計測データを保存し、蓄積できるメモリ手段や、遠隔地から測定指令の制御ができる手段、所謂テレメトリ手段を備えていてもよい。
このような制御部３１は、マイクロプロセッサ、各種メモリ、通信用インターフェイスなどや、所定の制御プラグラム、所謂ソフトウェアを備えたコンピュータにより構成できる。コンピュータとしては、ガス分析計３０による測定データの採取及び記録ができるデータロガーに、さらに、大気採取部５の制御と、通信機能と、プログラム制御可能な機能を備えた、所謂インテリジェントなデータロガーをも用いることができる。
これにより、制御部３１は、ガス分析計により計測される微量気体濃度データ等を気体濃度分布測定装置が設置されている遠隔地で蓄積することができる。
また、気体濃度分布測定装置の測定者は、遠隔地への測定指令ができるので、無人で、大気に含まれる微量気体濃度などの各種測定データの長時間の測定が可能となる。
なお、採気口及び関連する構成部品は、採気口が４箇所として説明したが、測定に応じて必要な採気口及び関連する構成部品を設置すればよい。 Here, the control unit 31 can control the air sampling unit 5 including the first pumps 18 a to 18 d and the second pump 23 in addition to the valves in the air sampling unit 5. Further, the control unit 31 may have a communication function of measurement data by the gas analyzer 30.
Furthermore, the control unit 31 includes a memory unit that can store and accumulate measurement data such as gas concentration and turbulent flux measured by the gas analyzer, a unit that can control a measurement command from a remote location, a so-called telemetry unit. It may be.
Such a control unit 31 can be configured by a microprocessor, various memories, a communication interface, and the like, or a computer having a predetermined control program, so-called software. As a computer, there is a so-called intelligent data logger that can control and collect the atmospheric sampling unit 5, a communication function, and a program controllable function in addition to a data logger that can collect and record measurement data by the gas analyzer 30. Can also be used.
Thereby, the control part 31 can accumulate | store the trace amount gas concentration data etc. which are measured with a gas analyzer in the remote place where the gas concentration distribution measuring apparatus is installed.
Further, since the measurer of the gas concentration distribution measuring apparatus can give a measurement command to a remote place, it is possible to measure various measurement data such as a trace gas concentration contained in the atmosphere for a long time unattended.
In addition, although the air inlet and the related component demonstrated the air inlet as four places, what is necessary is just to install a required air inlet and a related component according to a measurement.

本発明の実施形態による気体濃度分布測定装置は以上のように構成されており、以下のように動作する。
最初に、気体濃度分布測定装置１０に電源が投入されると、第一のポンプ１８ａ乃至１８ｄと、第二のポンプ２３が起動する。次に、測定の前に、ガス分析計３０の較正が行なわれる。
この較正のために、各弁が閉じられている状態から、二方弁２７ａ，２７ｂが順次に開放されることにより、標準ガス３２及び較正用３３ガスが、順次にガス分析計３０の導入口から導入され、ガス分析計３０によって標準ガスの分析が行なわれ、これらの分析結果に基づいて、分析結果の較正が行なわれる。 The gas concentration distribution measuring apparatus according to the embodiment of the present invention is configured as described above and operates as follows.
First, when the gas concentration distribution measuring apparatus 10 is turned on, the first pumps 18a to 18d and the second pump 23 are activated. Next, the gas analyzer 30 is calibrated before measurement.
For this calibration, the two-way valves 27a and 27b are sequentially opened from the state where each valve is closed, whereby the standard gas 32 and the calibration 33 gas are sequentially introduced into the inlet of the gas analyzer 30. The standard gas is analyzed by the gas analyzer 30 and the analysis result is calibrated based on the analysis result.

このような較正が行なわれた後、気体濃度の分布測定が行なわれる。
即ち、まず第一のバルブである三方弁２０ａ乃至２０ｄが制御部３１によって同時に開弁され、それぞれ採気バッグ１３ａ乃至１３ｄに、各採気口１１ａ乃至１１ｄ付近の大気が採取される。その際、各第一のポンプ１８ａ乃至１８ｄは、０．２ｌｔｒ／分の低速で大気を採取し、５０分間採取して、それぞれ採気バッグ１３ａ乃至１３ｄに１０ｌｔｒの大気を採取する。 After such calibration is performed, distribution measurement of gas concentration is performed.
That is, first, the three-way valves 20a to 20d, which are first valves, are simultaneously opened by the control unit 31, and the air in the vicinity of the air intake ports 11a to 11d is collected in the air collection bags 13a to 13d, respectively. At that time, each of the first pumps 18a to 18d collects air at a low speed of 0.2 ltr / min, collects the air for 50 minutes, and collects 10 ltr of air in the air collection bags 13a to 13d, respectively.

そして、このような採気バッグ１３ａ乃至１３ｄへ大気を採取している間、並行して、制御部３１の制御によって、三方弁１５が採気管１２ｅ側に切り換えられると共に、三方弁２５がガス分析計３０側に切り換えられ、また第二のポンプ２３が動作開始することにより、採気口１１ｅ付近の大気がガス分析計３０に導入される。その際、第二のポンプ２３は、１０ｌｔｒ／分の高速で、連続的に大気を採取して、ガス分析計３０に送出するので、ガス分析計３０は、十分な量の大気に基づいて、連続的に大気の分析を行なうことができる。これにより採気口１１ｅの高さにおける乱流フラックスの測定が行なわれ得ることになる。   And while collecting | collecting air | atmosphere to such an air collection bag 13a thru | or 13d, while the three-way valve 15 is switched to the air collection pipe 12e side by control of the control part 31 in parallel, the three-way valve 25 is gas analysis. By switching to the total 30 side and starting the operation of the second pump 23, the atmosphere in the vicinity of the air sampling port 11 e is introduced into the gas analyzer 30. At that time, since the second pump 23 continuously collects the atmosphere at a high speed of 10 ltr / min and sends it to the gas analyzer 30, the gas analyzer 30 is based on a sufficient amount of atmosphere. The atmosphere can be continuously analyzed. Thereby, the measurement of the turbulent flux at the height of the air sampling port 11e can be performed.

そして、５０分経過後に、制御部３１の制御によって、第一のバルブ２０ａ乃至２０ｄが閉じられ、各三方弁２０ａ乃至２０ｄが大気開放側に切り換えられる。これにより、各採気バッグ１３ａ乃至１３ｄ内への大気の採取が終了すると共に、採気口１１ｅ付近の大気による乱流フラックスの測定が終了する。   After 50 minutes, the first valve 20a to 20d is closed and the three-way valves 20a to 20d are switched to the atmosphere release side under the control of the control unit 31. Thereby, the collection of the atmosphere into each of the air collection bags 13a to 13d is completed, and the measurement of the turbulent flux by the atmosphere near the air collection port 11e is completed.

次に、制御部３１の制御によって、三方弁１５が吸引管１４ｅ側に切り換えられる。このとき、三方弁２５がガス分析計３０側に切り換えられ、その状態が保持されている。
次に、第二のバルブである二方弁２２ａが開弁され、第一の採気バッグ１３ａ内に採取された大気が、吸引管１４ａ，１４ｅから三方弁１５を介して、第二のポンプ２３により、例えば１０ｌｔｒ／分の高速で送出管１６を介してガス分析計３０の導入口に導入される。
これにより、ガス分析計３０は、第一の採気バッグ１３ａ内の十分な量の大気が導入されることになり、その大気の分析を正確に行なうことができる。この分析結果により、例えば、Ｈ2 Ｏの気体濃度やＣＯ2 ，ＣＨ4 等の微量気体濃度を計測する。 Next, under the control of the control unit 31, the three-way valve 15 is switched to the suction pipe 14e side. At this time, the three-way valve 25 is switched to the gas analyzer 30 side and the state is maintained.
Next, the two-way valve 22a, which is the second valve, is opened, and the air collected in the first air collection bag 13a is supplied from the suction pipes 14a and 14e through the three-way valve 15 to the second pump. 23 is introduced into the inlet of the gas analyzer 30 through the delivery pipe 16 at a high speed of 10 ltr / min.
Thereby, the gas analyzer 30 can introduce a sufficient amount of air in the first air collection bag 13a, and can accurately analyze the air. Based on the analysis result, for example, the gas concentration of H 2 O and the concentration of trace gases such as CO 2 and CH 4 are measured.

そして、採気バッグ１３ａ内の大気のガス分析が終了すると、制御部３１の制御によって、三方弁２５が大気開放されることにより、採気バッグ１３ａ内に残った大気が外部に排出される。
これにより、採気バッグ１３ａが大気のない状態となる。このように、採気バッグ１３ａを伸縮可能な袋状の形状とすることにより、ガス分析に用いた大気以外の大気を排出して、大気のない状態とすることができる。したがって、前の測定で採取した大気が、次の測定のために吸い込む大気と混合されないようにできる。
続いて、制御部３１の制御によって、二方弁２２ａが閉弁され、二方弁２２ｂが開弁され、三方弁２５がガス分析計３０側に切り換えられることにより、第二の採気バッグ１３ｂ内に採取された大気が、吸引管１４ｂ，１４ｅから、第二のポンプ２３により高速で送出管１６を介してガス分析計３０の導入口に導入される。これにより、ガス分析計３０は、十分な量の大気が導入され、当該大気の分析を正確に行なって、その分析結果により微量気体の濃度を計測する。 When the gas analysis of the atmosphere in the air collection bag 13a is completed, the atmosphere remaining in the air collection bag 13a is discharged to the outside by opening the three-way valve 25 to the atmosphere by the control of the control unit 31.
Thereby, air collection bag 13a will be in a state without air. In this way, by forming the air sampling bag 13a in a bag-like shape that can be expanded and contracted, air other than the air used for the gas analysis can be discharged and the air can be left out. Therefore, it is possible to prevent the air collected in the previous measurement from being mixed with the air sucked in for the next measurement.
Subsequently, under the control of the control unit 31, the two-way valve 22a is closed, the two-way valve 22b is opened, and the three-way valve 25 is switched to the gas analyzer 30 side, whereby the second air collection bag 13b. The air collected inside is introduced into the inlet of the gas analyzer 30 from the suction pipes 14b and 14e by the second pump 23 through the delivery pipe 16 at high speed. Thereby, the gas analyzer 30 introduces a sufficient amount of the atmosphere, accurately analyzes the atmosphere, and measures the concentration of the trace gas based on the analysis result.

同様にして、順次に二方弁２２ｃ，２２ｄが開弁されることにより、順次に採気バッグ１３ｃ，１３ｄ内に採取された大気がそれぞれ高速でガス分析計３０内に導入され、ガス分析計３０により微量気体濃度が計測されることになる。
このようにして、各採気バッグ１３ａ乃至１３ｄ内に同時に採取された大気が、二方弁２２ａ乃至２２ｄの順次の開弁によって、順次にガス分析計３０内に高速で導入され、ガス分析されることによって、同一時点で互いに高さの異なる複数の採気口１１ａ乃至１１ｄ付近から採取された大気中の微量気体濃度分布が測定され得る。
なお、上記説明においては、大気ガス分析後に残った大気は各採気バッグ１３ａ乃至１３ｄ毎に外部に排出したが、大気ガス分析後に採気バッグ１３ａ乃至１３ｄの弁を全て開けて、まとめて排気してもよい。 Similarly, when the two-way valves 22c and 22d are sequentially opened, the air collected in the air collection bags 13c and 13d is sequentially introduced into the gas analyzer 30 at a high speed. The trace gas concentration is measured by 30.
In this manner, the air collected simultaneously in each of the air collection bags 13a to 13d is sequentially introduced into the gas analyzer 30 at a high speed and sequentially analyzed by the sequential opening of the two-way valves 22a to 22d. Thus, the trace gas concentration distribution in the atmosphere collected from the vicinity of the plurality of air intake ports 11a to 11d having different heights at the same time can be measured.
In the above description, the air remaining after the atmospheric gas analysis is discharged to the outside for each of the air collection bags 13a to 13d. However, after the air gas analysis, all the valves of the air collection bags 13a to 13d are opened and exhausted together. May be.

したがって、各採気口１１ａ乃至１１ｄから大気を採取する際には、対応する第一のポンプ１８ａ乃至１８ｄにより、例えば０．２ｌｔｒ／分の低速で採取することにより、例えば採気口１１ａ乃至１１ｄの何れかが積雪中あるいは土壌中に在ったとしても、周辺の大気を吸引したり、積雪粒子等を吸引するようなことがなく、ガス分析計３０でガス分析するために十分な量の大気を同時に採気バッグ１３ａ乃至１３ｄに採取することができる。また、例えば５０分という比較的長時間に亘って、各採気口１１ａ乃至１１ｄから大気を採取することにより、所謂乱流フラックスの影響を低減して、平均値に近い濃度を計測することができる。   Therefore, when collecting air from each of the air intake ports 11a to 11d, for example, the air intake ports 11a to 11d are collected by sampling at a low speed of 0.2 ltr / min by the corresponding first pumps 18a to 18d. Even if any of the above is in snow or in the soil, it does not suck the surrounding atmosphere or suck snow particles, etc., and a sufficient amount for gas analysis with the gas analyzer 30 The air can be collected in the air collection bags 13a to 13d at the same time. Further, for example, by collecting the air from each of the air intake ports 11a to 11d over a relatively long time of 50 minutes, for example, it is possible to reduce the influence of so-called turbulent flux and measure a concentration close to the average value. it can.

さらに、ガス分析計３０でガス分析を行なう場合には、各採気バッグ１３ａ乃至１３ｄに前もって十分な量の大気を採取しておき、各採気バッグ１３ａ乃至１３ｄから順次に第二のポンプ２３により、例えば、１０ｌｔｒ／分の高速でガス分析計３０に採取した大気を導入することができる。この吸引時間は１分である。このため、ガス分析計３０は、十分な量の採取大気を短時間に導入し、かつ、正確にガス分析を行なうことができる。   Further, when the gas analyzer 30 performs gas analysis, a sufficient amount of air is collected in advance in each of the air collection bags 13a to 13d, and the second pump 23 is sequentially formed from each of the air collection bags 13a to 13d. Thus, for example, the air collected in the gas analyzer 30 can be introduced at a high speed of 10 ltr / min. This suction time is 1 minute. For this reason, the gas analyzer 30 can introduce a sufficient amount of collected air in a short time and accurately perform the gas analysis.

また、各採気バッグ１３ａ乃至１３ｄに大気を採取する間に、採気口１１ｅから第二のポンプ２３により高速で大気をガス分析計３０に導入することによって、待ち時間を有効利用して、ガス分析計３０により乱流フラックスの測定を、５０分の間連続的に行なうことができる。   In addition, while collecting the air in each of the air collection bags 13a to 13d, by introducing the air to the gas analyzer 30 at high speed from the air intake port 11e by the second pump 23, the waiting time can be effectively utilized. The gas analyzer 30 can measure the turbulent flux continuously for 50 minutes.

本発明によれば、各採気口から大気を低速で採取することによって、採気口が積雪中あるいは土壌中に在る場合でも、確実に採気口付近の大気を採取することができると共に、各採気口からの大気が同時に採取されることにより、乱流フラックスが発生していても、正確に同一時点での大気を採取することができるので、微量気体濃度分布を正確に測定することが可能になる。
さらに、採気バッグへの大気の採取の間の待ち時間を利用して、乱流測定用の採気口から高速で大気を吸引してガス分析計に送出することにより、ガス分析計が乱流測定用の採気口から大気を連続的に分析して、当該乱流測定用の採気口付近の乱流フラックスを測定することが可能になる。
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、ただ一つのガス分析計を使用して、複数の高度でそれぞれ同時に採取したガスを分析して、微量気体濃度分布を測定すると共に、好ましくは乱流フラックスを測定することができるようにした、気体濃度分布測定装置が提供されることになる。 According to the present invention, by collecting the air from each air intake port at low speed, the air near the air intake port can be reliably collected even when the air intake port is in snow or in the soil. Since the air from each air sampling port is collected at the same time, even if turbulent flux is generated, the air at the same time can be collected accurately, so the trace gas concentration distribution can be measured accurately. It becomes possible.
Furthermore, using the waiting time during the collection of the air into the air collection bag, the gas analyzer is disturbed by sucking the air at a high speed from the air inlet for turbulent flow measurement and sending it to the gas analyzer. It is possible to continuously analyze the atmosphere from the air sampling port for flow measurement and measure the turbulent flux near the air sampling port for turbulent flow measurement.
Thus, according to the present invention, with a simple configuration, a single gas analyzer is used to analyze gases collected at a plurality of altitudes simultaneously to measure a trace gas concentration distribution, Preferably, a gas concentration distribution measuring apparatus capable of measuring a turbulent flux is provided.

次に、本発明の気体濃度分布測定装置の変形例について説明する。
図２は本発明による気体濃度分布測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。
気体濃度分布測定装置２０が、図１に示した気体濃度分布測定装置１０と異なるのは、乱流測定用の採気口１１ｅに、さらに、風速計４０を備えていることである。この風速計は、採気口１１ｅ付近の大気の風速を測定し、測定データを制御部３１に送出する。さらに、採気口１１ａ乃至１１ｅの気温を測定するための温度計が設けられて、制御部３１に送出されてもよい。
本発明の気体濃度分布測定装置２０によれば、気体濃度分布測定装置１０の機能を有すると共に、さらに、採気口付近の大気の風速や温度の測定が可能となる。 Next, a modification of the gas concentration distribution measuring apparatus of the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a modification of the gas concentration distribution measuring apparatus according to the present invention.
The gas concentration distribution measuring device 20 is different from the gas concentration distribution measuring device 10 shown in FIG. 1 in that an anemometer 40 is further provided in the air sampling port 11e for turbulent flow measurement. This anemometer measures the wind speed in the atmosphere near the air inlet 11 e and sends the measurement data to the control unit 31. Furthermore, a thermometer for measuring the temperature of the air intake ports 11 a to 11 e may be provided and sent to the control unit 31.
According to the gas concentration distribution measuring apparatus 20 of the present invention, the function of the gas concentration distribution measuring apparatus 10 is provided, and further, the wind speed and temperature of the atmosphere near the sampling port can be measured.

本発明による気体濃度分布測定装置を、北海道大学北方生物圏フィールド科学センター・雨竜研究林の林内に設置した。
大気の採気口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ及び乱流測定用の採気口１１ｅは、それぞれ、高度０ｍ，２ｍ，３ｍ，４ｍ，１０ｍにて開口するように配置し、採取した大気のＣＯ2 濃度と、Ｈ2 Ｏ濃度と、乱流フラックスなどの測定を行った。この際、採気バッグ１３ａ乃至１３ｄは、１０ｌｔｒの大気を採取できるものを使用し、大気を吸引する第一のポンプ１８ａ乃至１８ｄの吸引速度は０．２ｌｔｒ／分であり、１回の大気採取時間は５０分とした。また、第二のポンプ２３の吸引速度は１０ｌｔｒ／分であった。そして、ＣＯ2 及びＨ2 Ｏの濃度測定には、ガス分析計として、赤外分光計（ＬＩ−ＣＯＲ社製、モデルＬＩ−６２６２）を使用した。 The gas concentration distribution measuring device according to the present invention was installed in the forest of Hokkaido University Northern Biosphere Field Science Center, Uryu Research Forest.
The air sampling ports 11a, 11b, 11c, and 11d and the air sampling port 11e for measuring turbulent flow are arranged so as to open at altitudes of 0 m, 2 m, 3 m, 4 m, and 10 m, respectively. 2 concentration, H 2 O concentration, and turbulent flux were measured. At this time, the air collection bags 13a to 13d use those capable of collecting 10 ltr of air, and the suction speed of the first pumps 18a to 18d for sucking air is 0.2 ltr / min. The time was 50 minutes. The suction speed of the second pump 23 was 10 ltr / min. And for the concentration measurement of CO 2 and H 2 O, an infrared spectrometer (manufactured by LI-COR, model LI-6262) was used as a gas analyzer.

図３は、実施例における気体濃度分布測定装置１０により測定された各種測定値の時間変化を示すグラフである。測定時間は、１回の大気採取、すなわち、５０分の大気採取で行った。
図３において、（Ａ）は水平方向の乱流フラックス（ｍ／ｓ），（Ｂ）は鉛直方向の乱流フラックス（ｍ／ｓ），（Ｃ）は気温（℃），（Ｄ）は高さ４ｍにおけるＣＯ2 濃度（μｍｏｌ／ｍｏｌ），そして（Ｅ）は高さ４ｍにおけるＨ2 Ｏ濃度（μｍｏｌ／ｍｏｌ）をそれぞれ示し、横軸は時間を示している。
図から明らかなように、乱流フラックスが連続的に測定されていることが分かる。また、高さ４ｍにおけるＣＯ2 濃度及びＨ2 Ｏ濃度が、それぞれ、約３８０〜３９５μｍｏｌ／ｍｏｌ、１０．１〜１１．２μｍｏｌ／ｍｏｌ程度の量であることが分かる。 FIG. 3 is a graph showing temporal changes of various measurement values measured by the gas concentration distribution measuring apparatus 10 in the example. The measurement time was one air sampling, that is, 50 minutes air sampling.
In FIG. 3, (A) is the horizontal turbulent flux (m / s), (B) is the vertical turbulent flux (m / s), (C) is the temperature (° C.), and (D) is high. The CO 2 concentration (μmol / mol) at 4 m and (E) indicate the H 2 O concentration (μmol / mol) at a height of 4 m, respectively, and the horizontal axis indicates time.
As can be seen from the figure, the turbulent flux is continuously measured. Moreover, CO 2 concentration and H 2 O concentration in the height 4m, respectively, about 380~395μmol / mol, it is understood that the amount of the order 10.1~11.2μmol / mol.

図４は、実施例における気体濃度分布測定装置１０により測定されたＣＯ2 の高さ方向の濃度分布を示すグラフである。図において、横軸はＣＯ2 濃度（μｍｏｌ／ｍｏｌ）を示し、縦軸は地面からの高度（ｍ）を示している。ここで、ＣＯ2 濃度は、図２の測定における５０分で採取した大気１０ｌｔｒの平均値である。
図４から明らかなように、高さ０ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍのＣＯ2 濃度は、それぞれが、４２０μｍｏｌ／ｍｏｌ、４１６μｍｏｌ／ｍｏｌ、３９７μｍｏｌ／ｍｏｌ、３８５μｍｏｌ／ｍｏｌ程度であることと、地上から離れるに従い、ＣＯ2 濃度が減少する傾向があることが分かる。 FIG. 4 is a graph showing the concentration distribution in the height direction of CO 2 measured by the gas concentration distribution measuring apparatus 10 in the example. In the figure, the horizontal axis indicates the CO 2 concentration (μmol / mol), and the vertical axis indicates the altitude (m) from the ground. Here, the CO 2 concentration is an average value of 10 ltr of air collected in 50 minutes in the measurement of FIG.
As is clear from FIG. 4, the CO 2 concentrations at heights of 0 m, 2 m, 3 m, and 4 m are about 420 μmol / mol, 416 μmol / mol, 397 μmol / mol, and 385 μmol / mol, respectively, and are far from the ground. As shown, the CO 2 concentration tends to decrease.

上記実施例の結果から、本発明の気体濃度分布測定装置によれば、簡単な構成により、ただ一つのガス分析計を使用して、複数の高度でそれぞれ同時に採取した大気を分析して、微量なＣＯ2 及びＨ2 Ｏなどの気体濃度分布を測定できる共に、乱流フラックスを測定することができた。 From the results of the above examples, according to the gas concentration distribution measuring apparatus of the present invention, with a simple configuration, using a single gas analyzer, the air collected at a plurality of altitudes at the same time is analyzed, In addition to measuring the concentration distribution of gases such as CO 2 and H 2 O, the turbulent flux could be measured.

本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。上述した実施形態においては、採気バッグ１３ａ乃至１３ｄは、それぞれ例えば医療用のテドラーバッグを使用しているが、これに限らず、気密的に気体を収容できる容器であれば、任意の形式のバッグを使用することが可能である。
また、上述した実施形態においては、各採気口１１ａ乃至１１ｅは、それぞれ０ｍ，２ｍ，３ｍ，４ｍ，１０ｍの高さに配置されているが、これに限らず、互いに異なる任意の位置に配置するようにしてもよい。 The present invention is not limited to these examples, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention. Nor. In the embodiment described above, the air collection bags 13a to 13d use, for example, medical tedlar bags. However, the present invention is not limited to this, and any type of bag can be used as long as it is a container that can contain gas in an airtight manner. Can be used.
In the above-described embodiment, the air intake ports 11a to 11e are arranged at heights of 0 m, 2 m, 3 m, 4 m, and 10 m, respectively, but are not limited to this, and are arranged at arbitrary positions different from each other. You may make it do.

本発明による気体濃度分布測定装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of the gas concentration distribution measuring apparatus by this invention. 本発明による気体濃度分布測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the modification of the gas concentration distribution measuring apparatus by this invention. 実施例における気体濃度分布測定装置により測定された各種測定値の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the various measured values measured by the gas concentration distribution measuring apparatus in an Example. 実施例における気体濃度分布測定装置により測定されたＣＯ2 の高さ方向の濃度分布を示すグラフである。It is a graph showing the concentration distribution in the height direction of the measured CO 2 by the gas concentration distribution measuring apparatus in Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

５：大気採気部
１０：気体濃度分布測定装置
１１：採気口
１１ａ乃至１１ｄ：大気の採気口
１１ｅ：乱流測定用の採気口
１２ａ乃至１２ｅ：採気管
１３ａ乃至１３ｄ：採気バッグ
１４ａ乃至１４ｅ：吸引管
１５，２５：三方弁
１６：送出管
１７ａ乃至１７ｅ：フィルタ
１８ａ乃至１８ｄ：第一のポンプ（低速）
１９ａ乃至１９ｅ：流量調整バルブ
２０ａ乃至２０ｄ：第一のバルブ（三方弁）
２１ａ乃至２１ｄ：流量計
２２ａ乃至２２ｄ：第二のバルブ（二方弁）
２２ｅ：流量調整バルブ
２３：第二のポンプ（高速）
２４，２６：流量計
２７ａ，２７ｂ：二方弁
３０：ガス分析計
３１：制御部
３２，３３：標準ガス
４０：風速計 5: Air sampling unit 10: Gas concentration distribution measuring device 11: Air sampling port 11a to 11d: Air sampling port 11e: Air sampling port for turbulent flow measurement 12a to 12e: Air sampling tube 13a to 13d: Air sampling bag 14a to 14e: suction pipe 15, 25: three-way valve 16: delivery pipe 17a to 17e: filter 18a to 18d: first pump (low speed)
19a to 19e: flow rate adjusting valve 20a to 20d: first valve (three-way valve)
21a thru 21d: flow meter 22a thru 22d: second valve (two-way valve)
22e: Flow adjustment valve 23: Second pump (high speed)
24, 26: Flow meter 27a, 27b: Two-way valve 30: Gas analyzer 31: Control unit 32, 33: Standard gas 40: Anemometer

Claims (10)

互いに異なる位置でそれぞれ開口する複数の採気口と、
該各採気口に対して個別にそれぞれ第一のポンプ及び第一のバルブを介して接続された採気バッグと、
各採気バッグからそれぞれ第二のバルブを介して、そして共通の一つの第二のポンプを介して接続される、導入ガス中の気体濃度を測定するためのガス分析計と、
を含んでおり、
上記各第一のバルブが同時に開閉制御されて、その開放時に第一のポンプにより低速で上記各採気バッグに大気が採取され、上記各採気バッグに所定量の空気を採取したときに第一のバルブが閉じられ、
次に、上記第二のバルブが順次に開放されて、上記第二のポンプにより各採気バッグ内に採取された大気が順次に高速でガス分析計に送出され、該ガス分析計により気体濃度が計測されることを特徴とする、気体濃度分布測定装置。 A plurality of air inlets each opening at different positions;
An air collection bag individually connected to each of the air intake ports via a first pump and a first valve;
A gas analyzer for measuring the gas concentration in the introduced gas, connected from each air collection bag through a second valve and through a common second pump;
Contains
The first valves are controlled to open and close at the same time, and when they are opened, the first pump collects air in the air collecting bags at a low speed, and when a predetermined amount of air is collected in the air collecting bags, One valve is closed,
Next, the second valve is opened sequentially, and the air collected in each air collection bag by the second pump is sequentially sent to the gas analyzer at a high speed, and the gas analyzer Is a gas concentration distribution measuring device. さらに、前記複数の採気口とは異なる位置に開口する乱流測定用の採気口が備えられていて、この採気口が、三方弁を介して前記第二のポンプの吸引側に接続され、上記採気口付近の大気を吸引して前記ガス分析計に送出することにより、上記採気口付近の乱流フラックスを測定することを特徴とする、請求項１に記載の気体濃度分布測定装置。   Further, a turbulent air sampling port that opens at a position different from the plurality of air sampling ports is provided, and this air sampling port is connected to the suction side of the second pump via a three-way valve. 2. The gas concentration distribution according to claim 1, wherein the turbulent flux near the sampling port is measured by sucking the atmosphere near the sampling port and sending it to the gas analyzer. measuring device. 前記三方弁が、前記第一のバルブ開放時に前記第一のポンプにより各採気バッグに大気が採取されている間に、前記乱流測定用の採気口側を前記第二のポンプに対して開放することを特徴とする、請求項２に記載の気体濃度分布測定装置。   While the three-way valve is collecting air in each air collection bag by the first pump when the first valve is opened, the air intake port side for measuring the turbulent flow is connected to the second pump. The gas concentration distribution measuring device according to claim 2, wherein the gas concentration distribution measuring device is opened. 前記気体濃度分布測定装置が、さらに、制御部を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の気体濃度分布測定装置。   The gas concentration distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the gas concentration distribution measuring apparatus further includes a control unit. 前記各第一のバルブ及び各第二のバルブ及び前記第一のポンプ及び第二のポンプが、前記制御部により制御されることを特徴とする、請求項１又は４に記載の気体濃度分布測定装置。   5. The gas concentration distribution measurement according to claim 1, wherein the first valve, the second valve, the first pump, and the second pump are controlled by the control unit. apparatus. 前記三方弁が、前記制御部により制御されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の気体濃度分布測定装置。   The gas concentration distribution measuring device according to claim 3 or 4, wherein the three-way valve is controlled by the control unit. 前記制御部が、前記ガス分析計により計測される気体濃度データを記録するメモリ手段を備えていることを特徴とする、請求項１又は４に記載の気体濃度分布測定装置。   5. The gas concentration distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the control unit includes a memory unit that records gas concentration data measured by the gas analyzer. 前記制御部が、気体濃度分布測定装置を遠隔地から制御する通信手段を備えていることを特徴とする、請求項１又は４に記載の気体濃度分布測定装置。   5. The gas concentration distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the control unit includes a communication unit that controls the gas concentration distribution measuring apparatus from a remote location. 前記気体濃度分布測定装置が、さらに、風速計を備えていることを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載の気体濃度分布測定装置。   The gas concentration distribution measuring device according to any one of claims 1 to 8, wherein the gas concentration distribution measuring device further includes an anemometer. 前記気体濃度分布測定装置が、さらに、温度計を備えていることを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載の気体濃度分布測定装置。   The gas concentration distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the gas concentration distribution measuring apparatus further includes a thermometer.
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