JP2013205298A - Device and method for filling raw material for standard gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、標準ガス用の原料を容器に充填するための充填装置、及び、その充填方法に関する。 The present invention relates to a filling device for filling a container with a raw material for standard gas, and a filling method thereof.
近年、大気中から様々な有害物質が検出されており、有害物質を含む大気に長期間にわたって人体が曝されることによる健康への影響が懸念されている。そこで、大気中における有害物質の濃度を定期的に測定し、その濃度が所定レベルを超えないように監視する必要がある。 In recent years, various harmful substances have been detected in the atmosphere, and there are concerns about the effects on health caused by the long-term exposure of the human body to the atmosphere containing the harmful substances. Therefore, it is necessary to periodically measure the concentration of harmful substances in the atmosphere and monitor the concentration so as not to exceed a predetermined level.
このような有害物質の測定は、各成分の濃度を測定する分析機器によって行われており、高い分析精度(信頼性)が要求される。高い分析精度を確保するためには、分析機器を定期的に校正する必要があり、この校正のために、有害成分を「所定の濃度」で含むように調製された標準ガスが用いられている。つまり、調製された標準ガスに含まれる有害成分の濃度を分析機器によって測定し、その測定値が、その標準ガスに含まれる有害成分の前記「所定の濃度」と一致するように、分析機器の校正が行われる。 Such harmful substances are measured by an analytical instrument that measures the concentration of each component, and high analysis accuracy (reliability) is required. In order to ensure high analytical accuracy, it is necessary to calibrate the analytical equipment periodically. For this calibration, a standard gas prepared to contain harmful components at a "predetermined concentration" is used. . In other words, the concentration of the harmful component contained in the prepared standard gas is measured by an analytical instrument, and the measured value of the analytical instrument is adjusted so that the measured value matches the “predetermined concentration” of the harmful component contained in the standard gas. Calibration is performed.
したがって、このようにして用いられる標準ガスは、有害成分の濃度を設定値とおりとして調製されている必要がある。
標準ガスの調製方法としては、目的成分が、常温でガス状である場合、簡便な装置を用い、希釈ガスを流して設定値に精度よく調整することが可能となる。
Therefore, the standard gas used in this way needs to be prepared with the concentration of harmful components as set values.
As a standard gas preparation method, when the target component is gaseous at room temperature, it is possible to adjust the set value with high accuracy by using a simple apparatus and flowing a dilution gas.
目的成分が、常温でガス状である場合に、成分ガスを希釈ガスで希釈して所定濃度のガスを発生させる装置として、例えば、マスフローメータとバルブから成るマスフローコントローラを設けたガス調整装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, a gas regulator equipped with a mass flow controller consisting of a mass flow meter and a valve is proposed as a device that generates a gas with a predetermined concentration by diluting a component gas with a diluent gas when the target component is gaseous at room temperature. (For example, refer to Patent Document 1).
標準ガスには、その成分ガスとして、常温で液体や固体状である高沸点の揮発性有機化合物を含んだものがあり、このような高沸点の成分の場合、充填用の配管に注入した後、希釈ガスをキャリアガスとして用いることにより気化する方法が考えられるが、容器までの配管の途中部や、容器の流入出口に設けられている容器弁で留まって液化したり吸着したりして、容器の内部へ到達しないことがある。この場合、その成分ガスの濃度に関して、設定値(前記「所定の濃度」)に対して数十%の誤差が生ずることもありえる。 Some standard gases contain high-boiling volatile organic compounds that are liquid or solid at room temperature, and in the case of such high-boiling components, they are injected into the filling pipe. A method of vaporizing by using a diluent gas as a carrier gas is conceivable, but it is liquefied or adsorbed by staying at the middle part of the pipe to the container or the container valve provided at the inlet / outlet of the container, May not reach inside of container. In this case, with respect to the concentration of the component gas, an error of several tens of percent may occur with respect to the set value (the “predetermined concentration”).
したがって、精度の高い標準ガスを得るためには、標準ガスを容器に充填する際に、容器にまで到達できない原料をできるだけ低減させることが重要となる。
そこで、本発明は、標準ガスに含まれる成分ガスの原料を、効率良く容器に充填させることができる充填装置及びその充填方法を提供することを目的とする。
Therefore, in order to obtain a highly accurate standard gas, it is important to reduce as much as possible the raw materials that cannot reach the container when filling the container with the standard gas.
Then, an object of this invention is to provide the filling apparatus which can be filled with the raw material of the component gas contained in standard gas efficiently, and its filling method.
(1)本発明は、標準ガスに含まれる成分ガスの原料を容器に充填するための充填装置であって、前記容器の流入出口に設けられている容器弁に接続される接続部及び前記原料が注入される注入部を有し、当該注入部から注入され加熱して気化した前記原料を前記接続部を通じて前記容器内へと導く充填流路と、前記注入部から前記接続部に向かって前記充填流路の温度を低下させる変温手段とを備え、前記充填流路は、前記接続部から前記注入部までの流路本体部と、この流路本体部から更に延長して設けられキャリアガスを前記注入部へと向かって流入させるキャリアガス用流路部とを有していることを特徴とする。 (1) The present invention is a filling device for filling a container with a raw material of component gas contained in a standard gas, the connecting portion connected to a container valve provided at the inlet / outlet of the container, and the raw material A filling flow path for introducing the raw material injected from the injection part and heated and vaporized into the container through the connection part, and toward the connection part from the injection part. A temperature change means for lowering the temperature of the filling flow path, and the filling flow path is provided with a flow path main body from the connecting portion to the injection portion, and further extended from the flow passage main body. And a carrier gas flow path section for flowing the gas toward the injection section.
本発明によれば、注入部から接続部に向かって充填流路の温度を低くすることにより、注入部に注入された原料は接続部へと向かって自然に流れることができるので、充填流路において液化したり吸着したりするのを抑制して、その原料を、接続部及び容器弁を通じて容器内へ効率良く導いて、容器に充填することが可能となる。 According to the present invention, by reducing the temperature of the filling channel from the injection part toward the connection part, the raw material injected into the injection part can naturally flow toward the connection part. It is possible to suppress liquefaction or adsorption in the container, and efficiently guide the raw material into the container through the connection portion and the container valve to fill the container.
さらに、本発明の前記充填流路は、キャリアガスを注入部へと向かって流入させるキャリアガス用流路部を有しているので、気化した状態の原料を、キャリアガスに同伴させて、注入部から接続部へと向かって流すことができ、より一層確実に原料を容器に充填することが可能となる。 Furthermore, since the filling flow path of the present invention has a carrier gas flow path section for allowing the carrier gas to flow toward the injection section, the vaporized raw material is injected with the carrier gas and injected. It is possible to flow from the portion toward the connecting portion, and it becomes possible to fill the container with the raw material more reliably.
(2)また、前記変温手段は、前記充填流路を加熱する加熱器を有し、前記接続部側に対する加熱量よりも前記注入部側に対する加熱量を大きくするのが好ましい。
この場合、加熱器によって充填流路を加熱することで、注入部から接続部に向かって充填流路の温度を低下させることができる。
(2) Moreover, it is preferable that the said temperature change means has a heater which heats the said filling flow path, and makes the heating amount with respect to the said injection | pouring part side larger than the heating amount with respect to the said connection part side.
In this case, the temperature of the filling channel can be lowered from the injection part toward the connecting part by heating the filling channel with the heater.
(3)また、前記容器弁には第一温度に昇温すると開状態となって前記容器内のガスを排出可能とする安全弁が設けられており、前記変温手段は、前記接続部の温度を前記第一温度よりも低い第二温度とするのが好ましい。
例えば火災により容器及び容器内のガスが高温となって容器内圧が過度に高くなっても、容器が破損する前にそのガスを排出させる安全弁が容器弁に設けられている場合、この安全弁による機能を損なわせることなく、原料を容器に充填させることが可能となる。
(3) Further, the container valve is provided with a safety valve that is opened when the temperature is raised to the first temperature, and is capable of discharging the gas in the container. Is preferably a second temperature lower than the first temperature.
For example, even if the container and the gas in the container become too hot due to a fire and the container internal pressure becomes excessively high, if the container valve is provided with a safety valve that discharges the gas before the container breaks, the function of the safety valve It is possible to fill the container with the raw material without impairing.
(4)また、前記充填装置において、前記変温手段は、前記キャリアガス用流路部のうちの前記注入部側の領域の温度を、当該注入部の温度と同じ又は当該注入部の温度よりも高くするのが好ましい。
この場合、キャリアガスが流れていない状態であったとしても、注入部に注入した原料が、容器側と反対方向(キャリアガス用流路部側の方向)に流れるのを防ぐことが可能となる。
(4) Further, in the filling device, the temperature changing means is configured such that the temperature of the region on the injection portion side in the carrier gas flow path portion is the same as the temperature of the injection portion or the temperature of the injection portion. It is preferable to increase the height.
In this case, even if the carrier gas is not flowing, it is possible to prevent the raw material injected into the injection part from flowing in the direction opposite to the container side (the direction toward the carrier gas flow path side). .
(5)また、前記変温手段によって、前記注入部の温度を50〜105℃に設定し、前記注入部と前記接続部との温度差を10〜35℃とするのが好ましい。
前記注入部の温度が50℃未満であると、原料が気化しにくくなることがあり、105℃を超えると、前記接続部の温度が高くなり、前記安全弁が前記容器弁に設けられている場合に、その安全弁が開状態となるおそれがある。
また、注入部と接続部との温度差が10℃未満であると、原料が接続部へと向かって自然に流れる作用が弱くなることがあり、また、この温度差が35℃を超えると、接続部の温度が低くなり、原料が配管内で液化したり、吸着したりするおそれがある。
(5) Moreover, it is preferable that the temperature of the said injection | pouring part is set to 50-105 degreeC by the said temperature change means, and the temperature difference of the said injection | pouring part and the said connection part shall be 10-35 degreeC.
When the temperature of the injection part is less than 50 ° C., the raw material may be difficult to vaporize. When the temperature exceeds 105 ° C., the temperature of the connection part becomes high, and the safety valve is provided in the container valve. In addition, the safety valve may be open.
Further, if the temperature difference between the injection part and the connection part is less than 10 ° C., the action of the raw material naturally flowing toward the connection part may be weakened, and if this temperature difference exceeds 35 ° C., There is a possibility that the temperature of the connecting portion is lowered and the raw material is liquefied or adsorbed in the pipe.
(6)また、本発明は、標準ガスに含まれる成分ガスの原料を容器に充填するために、前記容器の流入出口に設けられている容器弁に接続した充填流路の注入部に対して、前記原料を注入し、この注入した前記原料を気化させた状態で前記容器弁を通じて容器内へと導く充填方法であって、前記充填流路の温度を前記注入部から前記容器弁に向かって低下させた状態としてから、当該充填流路への前記原料の注入を行うことを特徴とする。
本発明によれば、充填流路の温度を注入部から容器弁に向かって低下させた状態としてから、その充填流路に原料を注入するので、注入された原料は容器弁へと向かって自然に流れることができ、その原料を、容器弁を通じて容器内へ効率良く導いて容器に充填することが可能となる。
(6) In addition, the present invention is directed to the injection portion of the filling flow path connected to the container valve provided at the inlet / outlet of the container in order to fill the container with the raw material of the component gas contained in the standard gas. A filling method of injecting the raw material and guiding the injected raw material into the container through the container valve in a vaporized state, wherein the temperature of the filling channel is changed from the injection portion toward the container valve. The raw material is injected into the filling flow path after being lowered.
According to the present invention, since the raw material is injected into the filling flow path after the temperature of the filling flow path is lowered from the injection portion toward the container valve, the injected raw material naturally moves toward the container valve. The raw material can be efficiently led into the container through the container valve and filled into the container.
本発明によれば、標準ガスに含まれる成分ガスの原料を、容器内へ効率良く導いて容器に充填することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently guide the component gas material contained in the standard gas into the container and fill the container.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、標準ガス用原料の充填装置の実施の一形態を示す概略構成図である。この標準ガス用原料の充填装置1(以下、充填装置1という)は、標準ガスに含まれる成分ガスの原料(以下において説明する混合原料M)を、容器10に充填するための設備である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating one embodiment of a standard gas raw material filling apparatus. The standard gas raw material filling device 1 (hereinafter referred to as a filling device 1) is equipment for filling a
標準ガスは、有害物質を含む大気と同じ成分を有するようにして調整されたガスであり、実際の大気中に含まれている有害物質の濃度を測定する分析機器(図示せず)に用いられる。つまり、標準ガスには、大気中に含まれている有害物質と同じ成分を有する成分ガスが複数種類含まれており、しかも、各成分ガスは既定の濃度となるように質量比混合法で調製されている。
そして、このような標準ガスを容器10に封入させるために、本発明の充填装置1によって、標準ガスに含まれる成分ガスの原料(成分ガスとなる試薬)を複数種類含む混合原料Mが、容器10内に充填される。
The standard gas is a gas that is adjusted to have the same components as the atmosphere containing harmful substances, and is used for analytical instruments (not shown) that measure the concentration of harmful substances contained in the actual atmosphere. . In other words, the standard gas contains multiple types of component gases that have the same components as harmful substances contained in the atmosphere, and each component gas is prepared by a mass ratio mixing method so that it has a predetermined concentration. Has been.
In order to enclose such a standard gas in the
標準ガスに含まれる成分ガスの原料として、本実施形態では、高沸点の原料が含まれている。例えば、常圧において沸点が150〜220℃となる揮発性有機化合物が含まれている。
このような高沸点の原料は、蒸気圧が低く、一般的に標準ガスの充填に用いられる容器10に充填できる量は、容量が10リットルである容器10に対して、数百μg〜数十mg程度となる。
In the present embodiment, a raw material having a high boiling point is included as a raw material for the component gas contained in the standard gas. For example, a volatile organic compound having a boiling point of 150 to 220 ° C. at normal pressure is included.
Such a high-boiling-point raw material has a low vapor pressure, and the amount that can be filled in the
容器10について説明する。容器10の開口部である流入出口11には、容器弁12が設けられている。容器弁12は、容器10(容器内部空間)と、外部(大気)との間におけるガスの流動を防ぐために、流入出口11に取り付けられている。この容器弁12には、容器10内に溜められている標準ガスを取り出すため及び成分ガスの原料を充填するための接続口14の他に、安全弁13が設けられている。
The
安全弁13は、所定の温度(第一温度T1)に昇温すると開状態となることができ、容器10内のガスを排出可能とする。具体的に説明すると、安全弁13は、第一温度(例えば、105℃)まで昇温すると溶解する部材(合金)からなる。そして、容器弁12には容器10内と外部とを連通させる貫通孔(図示せず)が設けられており、この貫通孔を、前記溶解する部材が塞いでいる。つまり、安全弁13は、所定の温度で溶解する可溶栓からなる。このように、安全弁13が容器弁12に設けられているため、例えば、火災により容器10及び容器10内のガスが高温となって容器10の内圧が過度に高くなっても、容器10が破損する前にそのガスを外部へと排出させることができる。
The
充填装置1は、容器10(容器弁12)に接続される充填配管22を備えている。この充填配管22内に充填流路2が形成されている。本実施形態に係る充填配管22は、直線状のパイプからなる第一配管25及び第二配管26を有しており、第一配管25と第二配管26との間に第一バルブ27が介在している。第一配管25の一端部に、容器弁12に接続される接続部23が設けられ、第一配管25の途中部に、混合原料Mを注入する注入部24が設けられている。注入部24には、混合原料Mを収容しているマイクロシリンジ9が接続される。
The filling device 1 includes a filling
第二配管26には、第二バルブ28が接続されており、この第二バルブ28には、希釈ガスとして、キャリアガスCの供給管29が接続されている。キャリアガスCは窒素ガスやヘリウムガスとすることができる。供給管29に供給されたキャリアガスCは、第二配管26から第一配管25へと流れ、注入部24から充填流路2に供給された混合原料Mを同伴して、混合原料Mを容器10内へ搬送する。
したがって、図1では、キャリアガスCが供給される側である供給管29が、ガス(気化させた混合原料M)の流れ方向上流側となり、接続部23が流れ方向下流側となる。また、第二配管26は分岐部を有しており、枝管26aには、充填配管22内の空気を排出するためのポンプ(吸引ポンプ)35が接続されている。
A
Accordingly, in FIG. 1, the
そして、本実施形態に係る充填流路2(充填配管22)では、接続部23から注入部24までを流路本体部4とし、この流路本体部4から更に上流側に延長して設けられている部分をキャリアガス用流路部5としている。つまり、キャリアガス用流路部5は、注入部24よりも供給管29側である。また、後に説明するが、混合原料Mを容器10に充填する際、容器10及び充填流路2の空気は、ポンプ35によって外部に排出されており、容器10及び充填流路2は減圧された状態(ほぼ真空状態)にある。
In the filling flow path 2 (filling pipe 22) according to the present embodiment, the flow path
充填装置1は、更に、注入部24から接続部23に向かって充填流路2の温度を低下させる変温手段3を備えている。本実施形態に係る変温手段3は、充填配管22(充填流路2)を加熱する加熱器を有している。加熱器として様々な型式のものを採用することができるが、本実施形態では、加熱器はマントルヒータ30(以下、単にヒータ30という)からなる。ヒータ30は、コイル状とした電熱線(ニクロム線)と、この電熱線を覆う保温材(断熱材)とを有している。図1では、ヒータ30(保温材)の外輪郭線を二点鎖線で示している。
The filling device 1 further includes a temperature changing means 3 that lowers the temperature of the filling
ヒータ30が有している電熱線(コイル)の密度は、充填流路2の長手方向に沿って均一ではなく、接続部23側に対する加熱量よりも、注入部24側に対する加熱量が大きくなるように、不等分布として電熱線は配置されている。具体的には、注入部24から接続部23に向かうにつれて、ヒータ30の電熱線の巻数を徐々に減らしている。これにより、注入部24の温度を接続部23の温度よりも高くすることができ、また、注入部24から接続部23にむかって徐々に(直線的に)温度を低くすることが可能となる。
The density of the heating wire (coil) that the
変温手段3は、更に、ヒータ30の出力を制御する制御器31と、充填配管22の温度(表面温度)を検出するセンサ(熱電対)32とを有している。センサ32の検出信号が制御器31に入力されると、制御器31は、センサ32による温度検出点の温度が設定温度となるように、ヒータ30の出力を調整する。
また、本実施形態では、図1に示すように、ヒータ30は、接続部23から注入部24までの間である流路本体部4を覆って、この流路本体部4を加熱するのみではなく、容器弁12も覆っており、容器弁12も加熱している。さらに、ヒータ30は、キャリアガス用流路部5の内の注入部24側の一部、つまり、注入部24から第一バルブ27までの領域を覆っており、この一部についても加熱している。
The temperature changing means 3 further includes a
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
以上の構成を備えた充填配管22によれば、容器弁12の接続口14に充填配管22の接続部23が接続された状態で、注入部24に注入された混合原料Mは、内圧の低い(ほぼ真空の)充填配管22内でヒータ30によって加熱されると、気化した状態となって容器10内へと移動することができる。つまり、本実施形態に係る充填流路2及び変温手段3によれば、注入部24から注入され気化した混合原料Mを、接続部23及び容器弁12を通じて容器10内へと導くことができる。
According to the filling
以上の構成を備えた充填装置1によって混合原料Mを容器10に充填する充填方法について説明する。
容器10は、容器弁12により密閉されており、また、容器10内は予め所定の内圧に減圧されている。そして、図1に示す構成のように、容器10の容器弁12(接続口14)に、充填配管22を接続する。充填配管22を容器弁12に接続した状態では、第一配管25及び第二配管26の内部には空気が存在しているため、この空気を、第二配管26に接続されているポンプ35によって排出し、内部を真空(ほぼ真空)とする。なお、この際、第二バルブ28を閉状態としている。そして、容器弁12の接続口14を開く。
A filling method for filling the
The
また、充填配管22は、ヒータ30によって加熱されており、充填配管22(充填流路2)の温度を、注入部24から接続部23に向かって徐々に(直線的に)低下させた状態とする。注入部24と接続部23との温度差は、10〜35℃とするのが好ましく、15℃〜30℃とするのがより好ましい。そして、注入部24の温度は、50〜105℃に設定するのが好ましく、60℃〜95℃に設定するのがより好ましい。
例えば、注入部24の温度を60℃とした場合、接続部23の温度を30〜45℃とし、注入部24の温度を95℃とした場合、接続部23の温度を65〜80℃とする。各部の温度は、制御器31によって一定に保たれた状態とする。
注入部24の温度が50℃未満であると、混合原料Mが気化しにくくなることがあり、また、105℃を超えると、接続部23の温度が高くなり、安全弁13が開状態となるおそれがある。
また、注入部24と接続部23との温度差が10℃未満であると、混合原料Mが接続部23へと向かって自然に流れる作用が弱くなることがあり、また、この温度差が35℃を超えると、接続部23の温度が低くなり、混合原料Mが配管内で液化したり、吸着したりするおそれがある。
Further, the filling
For example, when the temperature of the
If the temperature of the
In addition, when the temperature difference between the
そして、この状態で、混合原料Mを一定量採取したシリンジ9を、充填配管22の注入部24に接続し、このシリンジ9を操作し、シリンジ9内の混合原料Mを、注入部24を通じて充填流路1へと注入する。そして、充填配管22は、混合原料Mを気化(ガス化)させた状態で容器弁12を通じて容器10内へと導き、混合原料Mを容器10に充填する。混合原料Mの充填流路2への注入は、充填配管22の温度を注入部24から接続部23に向かって低下させた状態で行われることから、注入され気化した混合原料Mは、容器弁12へと向かって自然に流れることができ、容器10内へ到達すること可能となる。
In this state, the
なお、本実施形態では、シリンジ9内の混合原料Mを注入部24を通じて充填配管22内に注入してから、所定時間経過後(数分後)に、第二バルブ28を開として、キャリアガスCを供給管29から供給し、気化した混合原料Mを、キャリアガスCのガス流に同伴させて容器10に充填する。なお、キャリアガスCの流量を増やすと、キャリアガスCが、気化した混合原料Mや、充填配管22から熱を奪い、混合原料Mの再液化が促進される場合がある。このため、キャリアガスCの供給流量は、毎分20〜100ミリリットル程度とするのが好ましい。
In the present embodiment, after the mixed raw material M in the
また、本実施形態では、変温手段3によって、接続部23の温度は、容器弁12に設けられている安全弁13が開状態となる第一温度T1(例えば105℃)よりも、低い第二温度T2となるように温度調整がされる。特に、本実施形態では、ヒータ30は接続部23のみならず、容器弁12も加熱しており、容器弁12の温度を、接続部23の温度(第二温度T2)と同じとする。前記のとおり、接続部23の温度は、30〜45℃の範囲又は65〜80℃の範囲となり、この温度は、第一温度T1(105℃)よりも低温であるため、安全弁13が開くことはない。
Moreover, in this embodiment, the temperature of the
さらに、本実施形態では、変温手段3によって、キャリアガス用流路部5のうちの少なくとも注入部24側の領域、つまり、第一配管25のうち、注入部24から第一バルブ27までの間も加熱しており、その部分の温度を、注入部24の温度と同じ、又は、注入部24の温度よりも少し高くなるように温度調整がされる。これにより、キャリアガスCが流れていない時間帯においても、注入部24に注入した混合原料Mが、容器10側と反対方向、つまり、キャリアガス用流路部5側に流れるのを防ぐことが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the temperature changing means 3 causes at least the region on the
そして、混合原料Mの注入開始から所定時間経過後(例えば1時間後)に、容器弁12の接続口14を閉じ、混合原料Mの容器10への充填を終了する。
Then, after a predetermined time has elapsed from the start of the injection of the mixed raw material M (for example, one hour later), the
〔実施例〕
以上の構成を備えた充填装置1による、混合原料Mの容器10への充填方法の実施例について説明する。なお、以下では、実施例1,2の他に、比較例1,2についても説明する。実施例1,2及び比較例1,2のそれぞれでは、充填配管22にヒータの電熱線を巻き、充填配管22の所定部位の温度をセンサ(熱電対)により測定し、制御器31により、充填配管22の温度管理を行っているが、比較例1,2は、実施例1,2と比べて、ヒータ30の電熱線の構成、及び、このヒータ30による充填配管22の加熱条件(加熱温度)が異なる。
〔Example〕
An embodiment of a method of filling the mixed raw material M into the
ここで、実施例1,2及び比較例1,2で用いる混合原料Mについて説明する。沸点が比較的高い(150〜220℃)揮発性炭化水素物質として、デカン(沸点174℃)、1,2,3−トリメチルベンゼン(沸点175℃)、m−ジエチルベンゼン(沸点182℃)、p−ジエチルベンゼン(沸点184℃)、ウンデカン(沸点195℃)、ドデカン(沸点216℃)を、それぞれ0.003モル採取し、これらを容積10ミリリットルのガラス瓶(バイアル瓶)内で混合し、混合原料Mとしている。また、各成分の濃度分析のために、混合原料Mには比較用の指標物質として、沸点が低いヘキサン(沸点63.8℃)が0.003モル添加されている。そして、この混合原料Mを一定量についてマイクロシリンジ9に採取する。
Here, the mixed raw material M used in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 will be described. As volatile hydrocarbon substances having a relatively high boiling point (150 to 220 ° C), decane (boiling point 174 ° C), 1,2,3-trimethylbenzene (boiling point 175 ° C), m-diethylbenzene (boiling point 182 ° C), p- Diethylbenzene (boiling point 184 ° C.), undecane (boiling point 195 ° C.), dodecane (boiling point 216 ° C.) are each collected in 0.003 mol, and these are mixed in a glass bottle (vial bottle) having a volume of 10 ml. Yes. Further, for the concentration analysis of each component, 0.003 mol of hexane having a low boiling point (boiling point 63.8 ° C.) is added to the mixed raw material M as an index material for comparison. And this mixed raw material M is extract | collected to the
図1に示す構成のように、容器10の容器弁12に充填配管22を接続する。容器10は、容量が10リットルであり、容器弁12により密閉され、予め13Pa以下に減圧されている。また、容器弁12への接続後、充填配管22内に存在している空気を、ポンプ35によって排出し、真空(ほぼ真空)とする。そして、容器弁12の接続口14を開く。
As shown in FIG. 1, the filling
ヒータ30の電熱線の構成、及び、このヒータ30による充填配管22の加熱条件(加熱温度)を、下記の実施例1,2及び比較例1,2それぞれとして、充填配管22を加熱する。充填配管22の各部の温度が設定温度に達してから1時間後に、マイクロシリンジ9内の混合原料Mの充填を開始する。
The filling
さらに、充填開始から5分後、供給管29からキャリアガスCとして窒素ガスを導入し、気化した混合原料Mを、窒素気流に同伴させて容器10内に充填させる。キャリアガスCの供給流量は、毎分100ミリリットルである。
Further, 5 minutes after the start of filling, nitrogen gas is introduced as the carrier gas C from the
注入開始から1時間後に容器弁12の接続口14を閉じ、混合原液Mの充填を終了する。この充填後に、容器10内に窒素ガスを充填して希釈し、容器内の標準ガスの全量を20モル(容器10の内圧は5MPa)とした。混合原液Mの注入量は、ガス中の各成分の濃度が約500ppbになるように設定されている。
One hour after the start of injection, the
そして、実施例1,2及び比較例1,2のそれぞれについて、容器10に充填されたガス(標準ガス)に含まれている成分ガスそれぞれの濃度の測定を行う。
濃度の測定は、ガスクロマトグラフィー(株式会社島津製作所製、型番:GC14B−FID、カラム:NB−1(ジーエルサイエンス株式会社製、内径0.25mm×長さ60m)、キャリアガス:ヘリウム)を用いて行った。なお、分析は、ヘキサンの応答値と各成分ガスの応答値とを比較して評価している。
And about each of Examples 1, 2 and Comparative Examples 1, 2, the density | concentration of each component gas contained in the gas (standard gas) with which the
The concentration is measured using gas chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: GC14B-FID, column: NB-1 (manufactured by GL Sciences, inner diameter 0.25 mm × length 60 m), carrier gas: helium). I went. The analysis is evaluated by comparing the response value of hexane and the response value of each component gas.
〔実施例1〕
ヒータ30の電熱線の巻き数を、充填配管22の注入部24から接続部23へと向かう方向に徐々に減らし、容器弁12に向かうにつれて充填配管22の温度が徐々に低下するように構成した。注入部24の温度を80℃に設定すると、容器弁12の温度が65℃となった。
この条件により、充填配管22を加熱した状態で、混合原料Mを容器10に充填し、容器10内に充填されたガス(標準ガス)の濃度分析を行った。その結果を図2に示す。最も沸点の高いドデカンの分析結果は±3%以内であり、この実施例1による充填配管22の温度設定によれば、良好な充填結果が得られた。また、ドデカン以外の成分濃度についても図2に示しており、良好な充填結果が得られた。
[Example 1]
The number of turns of the heating wire of the
Under this condition, with the filling
なお、図2中の濃度の数値は、ヘキサンに対する相対感度である。つまり、容器10内に充填した成分ガスを分析し、各成分ガスのヘキサンに対する相対感度を求め、これらの間に生じた偏差を用いて評価している。なお、偏差は、次の式によって定義される。
〔実施例2〕
実施例1と同様に、ヒータ30の電熱線の巻き数を、充填配管22の注入部24から接続部23へと向かう方向に徐々に減らし、容器弁12に向かうにつれて充填配管22の温度が徐々に低下するように構成した。注入部24の温度を70℃に設定すると、容器弁12の温度が50℃となった。
この条件により、充填配管22を加熱した状態で、混合原料Mを容器10に充填し、容器10内に充填されたガス(標準ガス)の濃度分析を行った。分析の結果(図2参照)、ドデカンの濃度は±3%以内であり、実施例2による充填配管22の温度設定によれば、良好な充填結果が得られた。
[Example 2]
As in the first embodiment, the number of turns of the heating wire of the
Under this condition, with the filling
〔比較例1〕
実施例1,2とは異なり、ヒータ30の電熱線の巻き数を、充填配管22の注入部24から接続部23へと向かう方向に徐々に増やし、容器弁12に向かうにつれて充填配管22の温度が徐々に高くなるように構成した。容器弁12の温度を80℃に設定すると、注入部24の温度が52℃となった。
この条件により、充填配管22を加熱した状態で、混合原料Mを容器10に充填し、容器10内に充填されたガス(標準ガス)の濃度分析を行った。分析の結果(図2参照)、ドデカンの濃度が、正常に充填された場合と比較して−13%であり、充填結果は好ましいものではなかった。
[Comparative Example 1]
Unlike the first and second embodiments, the number of turns of the heating wire of the
Under this condition, with the filling
〔比較例2〕
ヒータ30の電熱線の巻き数を、充填配管22の注入部24から接続部23までの間にわたって均等にし、充填配管22に温度勾配が無くなるように構成した。注入部24の温度を80℃に設定した。
この条件により、充填配管22を加熱した状態で、混合原料Mを容器10に充填し、容器10内に充填されたガス(標準ガス)の濃度分析を行った。
分析の結果(図2参照)、ドデカンの濃度が、正常に充填された場合と比較して−8%であり、充填結果は好ましいものではなかった。
[Comparative Example 2]
The number of turns of the heating wire of the
Under this condition, with the filling
As a result of the analysis (see FIG. 2), the concentration of dodecane was −8% compared to the case of normal filling, and the filling result was not preferable.
以上の本実施形態に係る充填装置1によれば、注入部24から接続部23に向かって充填配管22の温度を低下させた状態で、気化した混合原料Mを充填配管22内に注入することから、注入された混合原料Mは、接続部23へと向かって自然に流れることができる。このため、混合原料Mを、接続部23及び容器弁12を通じて容器10内へ効率良く導いて容器に充填することが可能となる。
According to the above-described filling apparatus 1 according to the present embodiment, the vaporized mixed raw material M is injected into the filling
また、本実施形態に係る充填配管22では、接続部23から注入部24までの流路本体部4から更に延長してキャリアガス用流路部5が設けられている。このキャリアガス用流路部5によれば、キャリアガスCを注入部24へと向かって流入させることができ、気化した状態の混合原料Mを、キャリアガスCに同伴させて、注入部24から接続部23へと向かって流すことができ、より一層確実に混合原料Mを容器10に充填することが可能となる。
特に、混合原料M中に、成分ガス自身の蒸気圧のみでは容器10内へと移動し難い高沸点の原料が含まれている場合、この混合原料Mを気化させ、キャリアガスCのガス流に同伴させて容器10内へと移動させることで、確実な充填が可能となる。
Further, in the filling
In particular, when the mixed raw material M contains a high-boiling-point raw material that is difficult to move into the
なお、本発明の充填装置1は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、前記実施形態の変温手段3によれば、注入部24から接続部23に向かって充填配管22の温度が徐々に(直線的に)低くなるようにしているが、温度を段階的に変化させてもよい。この場合、ヒータ30の電熱線の巻き数を、段階的に変化させればよい。
In addition, the filling device 1 of the present invention is not limited to the illustrated form, and may be of another form within the scope of the present invention. For example, according to the temperature changing means 3 of the above-described embodiment, the temperature of the filling
1:標準ガス用原料の充填装置 2:充填流路 3:変温手段 4:流路本体部 5:キャリアガス用流路部 10:容器 11:流入出口 12:容器弁 13:安全弁 23:接続部 24:注入部 30:ヒータ(加熱器) M:混合原料(原料) 1: Standard gas raw material filling device 2: Filling flow path 3: Temperature change means 4: Flow path body part 5: Flow path part for carrier gas 10: Container 11: Inlet / outlet 12: Container valve 13: Safety valve 23: Connection Part 24: Injection part 30: Heater (heater) M: Mixed raw material (raw material)
Claims (6)
前記容器の流入出口に設けられている容器弁に接続される接続部及び前記原料が注入される注入部を有し、当該注入部から注入され加熱して気化した前記原料を前記接続部を通じて前記容器内へと導く充填流路と、
前記注入部から前記接続部に向かって前記充填流路の温度を低下させる変温手段と、
を備え、
前記充填流路は、前記接続部から前記注入部までの流路本体部と、この流路本体部から更に延長して設けられキャリアガスを前記注入部へと向かって流入させるキャリアガス用流路部と、を有していることを特徴とする標準ガス用原料の充填装置。 A filling apparatus for filling a container with a raw material of component gas contained in a standard gas,
A connecting portion connected to a container valve provided at an inlet / outlet of the container and an injecting portion into which the raw material is injected; the raw material injected from the injecting portion and heated and vaporized through the connecting portion; A filling channel leading into the container;
Temperature changing means for lowering the temperature of the filling channel from the injection part toward the connection part;
With
The filling channel includes a channel main body from the connection unit to the injection unit, and a carrier gas channel that extends further from the channel main unit and allows a carrier gas to flow toward the injection unit. And a standard gas raw material filling apparatus.
前記変温手段は、前記接続部の温度を前記第一温度よりも低い第二温度とする請求項1又は2に記載の標準ガス用原料の充填装置。 The container valve is provided with a safety valve that is opened when the temperature is raised to the first temperature and can discharge the gas in the container.
3. The standard gas raw material filling apparatus according to claim 1, wherein the temperature changing means sets the temperature of the connecting portion to a second temperature lower than the first temperature.
前記容器の流入出口に設けられている容器弁に接続した充填流路の注入部に対して、前記原料を注入し、
この注入した前記原料を気化させた状態で前記容器弁を通じて容器内へと導く充填方法であって、
前記充填流路の温度を前記注入部から前記容器弁に向かって低下させた状態としてから、当該充填流路への前記原料の注入を行うことを特徴とする標準ガス用原料の充填方法。 In order to fill the container with the raw material of the component gas contained in the standard gas,
Injecting the raw material to the injection part of the filling flow path connected to the container valve provided at the inlet / outlet of the container,
A filling method for introducing the injected raw material into the container through the container valve in a vaporized state,
A standard gas raw material filling method, wherein the raw material is injected into the filling flow path after the temperature of the filling flow path is lowered from the injection portion toward the container valve.
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