JP3307115B2 - 管用自動液体・気体試料採取装置 - Google Patents

管用自動液体・気体試料採取装置

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JP3307115B2 JP26158794A JP26158794A JP3307115B2 JP 3307115 B2 JP3307115 B2 JP 3307115B2 JP 26158794 A JP26158794 A JP 26158794A JP 26158794 A JP26158794 A JP 26158794A JP 3307115 B2 JP3307115 B2 JP 3307115B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、下水道管、工場の排水
管等を流れる液体試料とその上部に存在する気体試料の
双方を自動的に採取することのできる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】環境保護の観点から生活排水及び工場排
水に対する各種規制が強まっており、これらを流れる排
水に対する定期的な分析が義務づけられるようになって
いる。しかし、従来はこのような定期分析の間隔は1週
間程度と比較的長かったため、予め設けられているマン
ホール付縦穴からサンプリング瓶を降ろして汲み上げた
り、下水道管が大きい場合には作業者が下水道管に入る
等して、手作業により排水をサンプリングしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】排水に対する規制は今
後とも益々厳しくなり、将来は1日に数回、或いは連続
的にサンプリングを行なう必要性が出てくる可能性があ
る。このような場合、多数の下水道管、排水管について
人間がサンプリングを行なうことは実際上不可能とな
る。また、排水の中には他の排水成分と接触することに
よりガスを発生するものがあるため、下水道管の中に悪
臭のあるガスや有毒ガスが充満する場合があり、人間の
手作業によるサンプリングは危険性を伴う可能性があ
る。更にこの場合、発生したガスが可燃性であると事故
の可能性も出てくるため、排水ばかりでなくガスについ
ても分析を行なう必要がある。
【0004】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、下水道
管等の管内の液体試料及び気体試料の双方を自動的にサ
ンプリングすることのできる装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る管用自動液体・気体試料採取装
置は、管内の下方を流れる液体試料及びその上方に存在
する気体試料を自動的に採取する装置であって、 a)管壁の上部に設けられた孔に固定される外筒と、 b)外筒の中に昇降可能に配設された内筒と、 c)内筒の先端に設けられた液体センサと、 d)内筒を昇降させる内筒昇降機構であって、内筒の下降
中に液体センサが液体試料を検出したら内筒を停止する
内筒昇降機構と、 e)外筒の上端に設けられ、液体試料を受ける試料皿を内
部に備えたサンプリング室と、 f)内筒と上記試料皿とを接続する経路に設けられたポン
プと、を備えることを特徴としている。
【0006】
【作用】通常は内筒を最も上昇した位置に置いておく。
管内の気体試料を採取するときは、内筒昇降機構により
内筒を下降させ、先端が管の上部よりも下であり、先端
の液体センサが液体を検出する前の位置で内筒を停止し
て、そこでポンプにより管内上部の気体試料をサンプリ
ング室に導入する。その後、このサンプリング室内の気
体試料を適当な接続管又はオートサンプラ等でガス分析
装置に導くことにより、管内の気体試料の分析を行なう
ことができる。
【0007】管内の液体試料を採取するときは、内筒昇
降機構により先端の液体センサが液体を検出する位置ま
で内筒を下降させ、そこで内筒を停止してポンプにより
液体試料を試料皿まで吸引する。その後は同様に適当な
接続管又はオートサンプラ等で試料皿の液体試料を液体
分析装置に導くことにより、管内の液体試料の分析を行
なうことができる。
【0008】特に液体試料の分析を終了した後は、内筒
と試料皿とを接続する経路に試料が付着し、次回分析す
る試料に混入する(キャリーオーバー)という問題があ
る。そこで本発明に係る自動試料採取装置では、液体試
料の採取を行なった後は、試料皿に水等の洗浄液を入
れ、その洗浄液をポンプで内筒を通して先端から放出す
ることにより、その間の経路を洗浄することができる。
【0009】
【実施例】本発明の一実施例を図1〜図7により説明す
る。本実施例の自動液体・気体試料採取装置20は図6
に示すように、地中66に埋設された下水道管11の上
部に設けられ、下水道管11内を流れる排水とその上部
に存在するガスを分析すべく、これら両試料を自動的に
採取するために使用される。試料採取装置20が下水道
管11に取り付けられる下部の詳細を図1に、地上付近
の上部の詳細を図2に示す。
【0010】図1に示すように、試料採取装置20の下
部は外筒21と内筒23の二重構造となっており、外筒
21は下水道管11の上部に設けられた孔12に固定さ
れる。外筒21の先端には適宜の切れ目31aを入れた
ゴム膜31が設けられており(図3(a))、側部には
モータ収納部32が設けられている。本実施例では外筒
21の上部には別の外筒22が固定され、この上部に図
2に示す大径部41等が設けられているが、もちろん両
外筒21、22は一体としてもよい。
【0011】内筒23の先端にはフィルタ28が固定さ
れ、そのすぐ上には短い間隔を設けて2個のリング電極
29、30が固定されている。両リング電極29、30
は本発明の液体センサとして機能するものである。内筒
23の側面にはラック26が固定されており、このラッ
ク26はモータ収納部32内の昇降モータ33により回
転駆動されるピニオン27と噛合している。内筒23の
上部にはテフロン(商標名)又はビニール等のチューブ
24が固定され、このチューブ24が後述のポンプ43
及び試料皿45に接続されている。なお、モータ収納部
32内にはモータドライバ回路及び水センサ回路を備え
た制御回路34も設けられており、この制御回路34は
両リング電極29、30及び昇降モータ33に接続され
ると共に、外部からの電力線36により電力の供給を受
け、制御信号・データ伝送用の光ファイバケーブル35
により外部コントローラ(図示せず)からの制御信号等
を受ける。なお、リング電極29、30は内筒23と共
に昇降するため、制御回路34と両リング電極29、3
0とを接続する電線は図1のようにコイル状に巻いてお
く等、伸縮可能としておく。
【0012】図2に示すように、外筒22の上部には大
径部41が設けられ、その上部にはサンプリング室44
が設けられている。大径部41においては、下部に接続
されている内筒23の昇降に追従可能なように、チュー
ブ24がコイル状に巻かれている。コイル状に巻かれた
チューブ24の上部にはポンプ(P)43が設けられ、
その先でチューブ24の先端はサンプリング室44内に
設けられた液体試料皿45の底に接続されている。ポン
プ43は、チューブ24の外側からローラでしごくロー
ラ型のものの他、各種タイプのものを用いることができ
る。
【0013】液体試料皿45から溢れた液体試料を排出
するため、サンプリング室44の床面からはドレインパ
イプ46が下方に延ばされている。サンプリング室44
の上部にはセプタム(ゴム膜)51が張設され、それを
気体サンプリング管48、液体サンプリング管49及び
洗浄液管50が貫通するようになっている(図3
(b))。
【0014】図6(a)に示すように、気体サンプリン
グ管48は気体サンプラ63を介してガス分析装置64
に接続され、液体サンプリング管49及び洗浄液管50
は液体サンプラ61を介して液体分析装置62に接続さ
れている。大径部41とこれらサンプラ61、63及び
分析装置62、64が地上に配置される場合、保護カバ
ー65を設けるのが望ましい。なお、図7に示すように
これらを地下に埋設するようにしてもよい。この場合に
は、これらの上部に丈夫な蓋70を設けて地上からの負
荷から保護することが望ましい。
【0015】本実施例の自動液体・気体試料採取装置2
0による下水道管11内のガス及び排水サンプリングの
手順を図4及び図5のフローチャートにより説明する。
まず、昇降モータ33を起動し、内筒23の下降を開始
させる(ステップS1)。そして、所定時間が経過した
後(ステップS2)、昇降モータ33を停止する(ステ
ップS3)。ここにおける所定時間は、内筒23先端の
フィルタ28部分が所定の待機位置(後述のステップS
21、S22参照)から外筒21下端のゴム膜31を貫
通して下水道管11の上部14に達する迄の時間として
予め定めておく。この位置で所定時間だけポンプ43を
駆動し、内筒23の先端から下水道管11の上部14に
存在するガスを吸引する(ステップS4)。ガスがサン
プリング室44に充満するに十分な所定時間が経過した
時点で(ステップS5)ポンプ43を停止し(ステップ
S6)、気体サンプリング管48によりサンプリング室
44内のガスを吸引して分析を行なう(ステップS
7)。分析が終了した後は、気体サンプラ63から気体
サンプリング管48を通してサンプリング室44に空気
を供給し、サンプリングガスを排出する(ステップS
8)。
【0016】次に、排水の分析を行なう。ステップS1
と同様、昇降モータ33を起動して内筒23を更に下降
させ(ステップS9)、内筒23の先端が排水13内に
浸漬して両リング電極29、30間に導通が生じた時点
で(ステップS10)昇降モータ33を停止する(ステ
ップS11)。そしてポンプ43を駆動し、排水13を
吸引する(ステップS12)。排水13が液体試料皿4
5を満たすに必要な所定時間が経過した時点で(ステッ
プS13)ポンプ43を停止し(ステップS14)、液
体サンプリング管49により液体試料皿45の排水を液
体分析装置62に供給して分析を行なう(ステップS1
5)。以上でガス及び排水の分析を終了する。
【0017】最後に、チューブ24及び内筒23の内部
の洗浄作業を行なう。まず昇降モータ33により内筒2
3を上昇させ(ステップS16)、両リング電極29、
30間に導通が無くなった時点で(ステップS17)昇
降モータ33を停止させる(ステップS18)。この時
点で、内筒23の先端は下水道管11の上部14に存在
する。この位置で、ポンプ43により液体試料皿45内
の排水13を内筒23の先端から排出し、更に、液体サ
ンプラ61から洗浄液管50を通して洗浄液を液体試料
皿45に供給することにより、チューブ24及び内筒2
3の内部を洗浄する(ステップS19)。洗浄が終了し
た後、昇降モータ33を起動して内筒23を更に上昇さ
せ(ステップS20)、内筒23の先端がゴム膜31の
上の所定の待機位置に達した時点で(ステップS21)
昇降モータ33を停止する(ステップS22)。内筒2
3の先端が待機位置に到達したことは、昇降モータ33
のドライバ回路(制御回路34内)に内蔵したカウンタ
を用いて検出してもよいし、外筒21の下端にセンサを
設けて検出してもよい。
【0018】
【発明の効果】本発明に係る自動液体・気体試料採取装
置では、管内の液体試料ばかりでなく、気体試料につい
ても自動的に上部のサンプリング室に吸引することがで
きる。このため、水質汚染の監視ばかりでなく、ガス事
故に対する監視も行なうことができる。そして、試料採
取の際に人間が介在する必要がないため、頻度の高いサ
ンプリングも容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である下水道管用自動液体
・気体試料採取装置の下部の詳細断面図。
【図2】 実施例の自動試料採取装置の上部の詳細断面
図。
【図3】 外筒の下端の底面図(a)及びサンプリング
室上部の平面図(b)。
【図4】 実施例の自動試料採取装置が下水道管内のガ
ス及び排水を採取する際の動きのフローチャートの前半
部分。
【図5】 同上フローチャートの後半部分。
【図6】 実施例の自動試料採取装置の上部が地上に出
るように配置される場合の断面図。
【図7】 実施例の自動試料採取装置が全部地下に埋設
されるように配置される場合の断面図。
【符号の説明】
11…下水道管 12…下水道管上部の
孔 20…自動液体・気体試料採取装置 21、22…外筒 23…内筒 24…チューブ 28…フィルタ 29、30…リング電極(液体センサ) 31…ゴム膜 33…昇降モータ 34…制御回路 35…光ファイバケーブル 36…電力線 43…ポンプ 44…サンプリング室 45…液体試料皿 46…ドレインパイプ 48…気体サンプリング管 49…液体サンプリン
グ管 50…洗浄液管 61…液体サンプラ 62…液体分析装置 63…気体サンプラ 64…ガス分析装置 65…保護カバー 70…蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 1/00 - 1/44 E03F 7/00 - 7/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管内の下方を流れる液体試料及びその上
    方に存在する気体試料を自動的に採取する装置であっ
    て、 a)管壁の上部に設けられた孔に固定される外筒と、 b)外筒の中に昇降可能に配設された内筒と、 c)内筒の先端に設けられた液体センサと、 d)内筒を昇降させる内筒昇降機構であって、内筒の下降
    中に液体センサが液体試料を検出したら内筒を停止する
    内筒昇降機構と、 e)外筒の上端に設けられ、液体試料を受ける試料皿を内
    部に備えたサンプリング室と、 f)内筒と上記試料皿とを接続する経路に設けられたポン
    プと、 を備えることを特徴とする管用自動液体・気体試料採取
    装置。
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