JP3651525B2

JP3651525B2 - ガス試料採取装置

Info

Publication number: JP3651525B2
Application number: JP26194596A
Authority: JP
Inventors: 忠興瀧井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1996-10-02
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JPH10104133A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス等のガス試料をサンプリングするガス試料採取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス等のガス試料の分析を行うには、まずガス試料採取装置によってガス試料を採取し、採取した試料を分析装置に導入する必要がある。このガス試料を採取するサンプリング法として、真空容器にガス試料を吸引させる方法や、ガス試料をポンプで引いて捕集バッグに採取する方法や、固体あるいは液体の吸収剤を入れた捕集ビンに採取する方法や、シリンジによって直接採取する方法や、吸着剤を詰めた捕集チューブにガス試料を流して、測定対象の物質を吸着剤にトラップする捕集チューブ法など種々の方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来知られているサンプリング方法では、採取したガス試料の量や濃度等において誤差が生じる可能性があるという問題点がある。
ガス試料の採取時や採取後の保管時において、ガス試料を捕集する捕集バッグ，容器，あるいは導管の内壁部にガス試料中の測定成分が吸着されると、捕集さているガス試料の濃度が変化して測定成分を正確に定量することができず、分析処理において正確な濃度を求めることが困難となる。
また、ガス試料の採取前に導管が汚染されると、特に、ガス試料の測定成分が高濃度から低濃度に変化するような場合には、測定成分の濃度に大きく影響し、正確な測定が困難となる。
【０００４】
また、捕集チューブを用いたサンプリング方法では、採取に時間（通常数十秒から数時間）がかかるため、瞬時にガスを採取してサンプリングすることは難しく、ガス試料の変化速度が速い場合には対応が困難であり、また、配管内の付着成分による測定誤差の可能性もある。
【０００５】
そこで、本発明は前記した従来のガス試料採取装置の問題点を解決し、測定成分の定量を向上させることができるガス試料採取装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス試料採取装置は、ガス試料を捕集し、ガス試料中の測定成分を脱着する捕集チューブと、クリーンガスを供給するクリーンガス源と、一端に捕集チューブを、他端にクリーンガス源を、また、何れか一方の端部に試料ガス源をそれぞれ切替え手段を介して接続した計量管とを備え、計量管計によって試料ガス源との間の圧力差に対応して定まる量のガス試料を採取し、この計量管に採取した試料をクリーンガス源から供給されるクリーンガスによって捕集チューブに導入して捕集するものである。
【０００７】
上記構成のガス試料採取装置によれば、試料ガス源と計量管との間の圧力差を用いてガス試料を計量管内に導入するため、瞬時にガス試料の採取を行うことができる。また、クリーンガス源から供給されるクリーンガスによって計量管内に採取した試料を捕集チューブに導入するため、計量管や配管の壁面をパージして、付着した付着成分を全て捕集チューブに導入することができる。また、クリーンガスによって、配管内の洗浄を行うこともできる。
【０００８】
本発明の第１の実施態様は、捕集チューブを脱着可能として搬送容器を兼ねたものとし、サンプリング地点で採取したガス試料をチューブとともに搬送して、別箇所の分析装置での分析を可能とするものである。
本発明の第２の実施態様は、計量管と試料ガス源との接続側に吸引手段を設けるものであり、これによって、計量管側の端部を試料ガス源側よりも低圧としてガス試料の計量管内への導入を促すことができる。
【０００９】
本発明の第３の実施態様は、計量管の一端に吸引ポンプを接続するものであり、これによって、計量管内を減圧してガス試料の導入を行う。
また、本発明の第４の実施態様は、試料ガス源の圧力が計量管内の圧力よりも高い場合には、ガス試料を計量管に導入した後、大気側に開放することによって大気圧平衡を行い、これによって、定量化を行うことができる。
【００１０】
本発明の装置は計量管と捕集チューブとを組み合わせて異なる構成を形成することができる。本発明の第５の実施態様では、複数の計量管を切替え手段を介して並列に設け、これによって、計量管を切り替えてガス試料を導入してガス試料の連続採取を行うものであり、また、本発明の第６の実施態様では、１本の計量管に対して切替え手段を介して複数本の捕集チューブを接続する構成とするものであり、これによって、複数のサンプルを得ることができる。さらに、本発明の第７の実施態様では、計量管と捕集チューブとの組み合わせを複数組用意し、これらの組み合わせを切替え手段を介して並列に設けるものであり、これによって、ガス試料の連続採取を行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のガス試料採取装置の概略を説明するためのブロック図である。図１の概略ブロック図において、ガス試料採取装置１は、試料ガス源１０からガス試料を捕集し、ガス試料中の測定成分を脱着する捕集チューブ２と、クリーンガスを供給するクリーンガス源４と、一端に捕集チューブ２を、他端に試料ガス源１０とクリーンガス源４とをそれぞれ流路切替え弁６，５を介して接続する計量管３とを備え、ガス試料を試料ガス源１０から計量管３に定量導入した後、計量管３から捕集チューブ２に試料をクリーンガスとともに導入するものである。
【００１２】
試料ガス源１０は、例えば煙道や大気等の測定対象のガスの供給源であり、濾過材１２を通した後に流路切替え弁５を介して計量管３と接続している。さらにこの流路切替え弁５には、流量制御装置１６を接続したクリーンガス源４が接続され、クリーンガスの供給量制御を行う。
【００１３】
また、計量管３の試料ガス源１０側には吸引手段１１が接続され、試料ガス源１０側に対して計量管３の入口側の圧力を低下させ、計量管３へのガス試料の導入を促している。吸引手段１１は、洗浄ビン１１ａ，乾燥剤１１ｂ，流量調整弁１１ｃ，吸引ポンプ１１ｄ，および流量計１１ｅを直列接続して構成することができる。なお、試料ガス源１０側の圧力が計量管３の圧力よりも高い場合には、吸引手段１１を省略した構成とすることができる。
【００１４】
計量管３には、流路切替え弁６を介して真空ポンプ７が接続され、ガス試料を内部に導入するために計量管３内を減圧する。また、計量管３には流路切替え弁６を介して捕集チューブ２が接続され、計量管３に採取された試料をクリーンガスとともに捕集し、熱脱着等によって分析装置側に送り出す。また、計量管３内のガス圧は、例えば流路切替え弁５あるいは６に接続した圧力計９によって測定することができる。
【００１５】
捕集チューブ２は脱着可能で密封可能な構成とすることができ、サンプル地点において試料を採取した後キャップ等で密封して搬送容器として使用することができ、試料を格納した捕集チューブ２を別箇所にある分析装置に搬送して分析を行うことができる。
【００１６】
また、捕集チューブ２には、熱脱着を行うために加熱，冷却手段８を設ける構成とすることもでき、熱脱着した試料をそのまま分析装置に導入する構成とすることもできる。この構成によれば、加熱，冷却手段８によってはじめに捕集チューブ２を冷却した状態として試料の吸着を行った後、加熱手段で加熱して吸着した試料を放出する。この放出した試料を分析装置に導入して分析を行うことができる。
また、試料ガス源１０から捕集チューブ２にかけての流路および各構成要素は、ヒータ手段１３によって温度調節を行って、試料の付着を防止している。
【００１７】
次に、本発明のガス試料採取装置の動作について図２，図３〜図５を用いて説明する。図２は流路の洗浄を行う動作を説明するための図であり、図３〜図５はガス試料の採取動作および採取した試料の放出動作を説明するための図である。
【００１８】
はじめに、流路の洗浄動作について説明する。ガス試料の採取を行う前に、試料ガス源１０から計量管３の入口の間の配管部分、特に配管の分岐部１４の洗浄を行う。吸引手段１１は試料ガス源１０からガス試料を吸引することによって、計量管３の入口側の圧力を下げた状態としているため、試料ガス源１０から計量管３の入口の間の配管部，分岐部１４，および分岐部１４から吸引手段１１の間の配管部にガス試料が流れて試料が付着している（図２（ａ）中の模様地部分１５参照）。ここで、図２（ｂ）に示すように、流路切替え弁５を切り替えてクリーンガス源４を分岐部１４側に接続し、クリーンガスを図中の破線で示すように吸引手段１１側に流す。これによって、分岐部１４および計量管３の入口から吸引手段１１の間（図２（ａ）中の模様地部分１５）は、クリーンガスによって洗浄を行うことができる。
分岐部１４、および分岐部１４と流路切替え弁５との間の配管部分を洗浄することによって、時間的に濃度変化が大きな試料の場合でも、信頼性の高い定量値を得ることができる。
【００１９】
次に、ガス試料の採取動作について説明する。吸引手段１１を駆動して試料ガス源１０に対して圧力を下げた状態とし、ガス試料を引き込む。計量管３へのガス試料の導入は、この引き込んだガス試料を分岐部１４から分流して行う（図３（ａ））。
【００２０】
図３（ｂ）において、ガス試料の採取準備として、流路切替え弁５を閉じ、流路切替え弁６を真空ポンプ７側とした状態で、真空ポンプ７を駆動して計量管３およびその前後の配管内のガスを吸引し（図３（ｂ）の破線）、真空にする。真空とした後、流路切替え弁７を閉じることによってサンプリングの準備が完了する。
【００２１】
次に、図３（ｃ）において、流路切替え弁５を試料ガス源１０側に切り替え、試料ガス源１０側と計量管３との間の圧力差によってガス試料を計量管３内に導入し、流路切替え弁５を閉じる。これによって、計量管３内へのガス試料の導入が完了する。図３（ｃ）中の計量管３の斜線は、採取した試料を示している。このとき、圧力計９によって計量管３内のガス試料の圧力を測定することによって、導入するガス試料の量を調節するともに測定を行うことができる。
【００２２】
次に、図３（ｄ）において、流路切替え弁５，６を操作して、計量管３側の一端をクリーンガス源４に接続し、計量管３側の他端を捕集チューブ２に接続する。このとき、捕集チューブ２は、加熱，冷却手段８によって冷却しておく。この状態で、クリーンガス源４からクリーンガスを計量管３を通して捕集チューブ２に送る（図３（ｄ）中の破線）。所定時間あるいは所定流量を流した後、流路切替え弁５，６を閉じる（図４（ｅ））。これによって、計量管３内に採取した試料および配管内に吸着した試料を全て捕集チューブ２内に捕集することができる。図４（ｅ）中の捕集チューブ２の斜線は、捕集した試料を示している。
【００２３】
この後、図４（ｆ）において、加熱，冷却手段８を加熱して捕集チューブ２に吸着した成分をガスクロマトグラフ等の分析装置側に放出して、一サンプリング処理を終了する。なお、このとき、クリーンガス源４からクリーンガスを捕集チューブ２側に送って、放出成分の分析装置への導入を促すことができる。
このサンプリング終了時において、計量管３はクリーンガスによって付着成分はパージされているため、成分を捕集チューブ２に移動するとともに同時に洗浄が行われ、別途に洗浄を行う必要がなく、次のサンプリングを行うことができる。
【００２４】
図５は、前記図３（ａ）〜（ｃ）のガス試料の計量管３への他の導入方法を説明する図である。試料ガス源の圧力が計量管内の圧力よりも高い場合には、流路切替え弁７を大気側として計量管内の圧力を大気圧と平衡させた後（図５（ａ））、流路切替え弁５を試料ガス源１０側とするとともに流路切替え弁６を閉じ、試料ガス源１０側の圧力によってガス試料を計量管３内に導入する（図５（ａ））。この場合には、計量管３内を真空にする真空ポンプを省略することができる。
【００２５】
次に、図６，図７を用いて本発明のガス試料採取装置の他の構成について説明する。なお、図６，図７に示す構成では、図１に示す構成と相違する部分のみを示し、共通する構成については省略して示している。
図６（ａ）は複数の計量管３を切替え手段を介して並列に設け、流路切替え弁５，６によって接続の切り替えを行うものであり、計量管３ａと計量管３ｂの２本の計量管を接続した例を示している。この構成によれば、流路切替え弁の切り替えによってガス試料を連続して複数本の計量管に導入することができる。
【００２６】
図６（ｂ）は１本の計量管３に対して切替え手段６を介して複数本の捕集チューブ２を接続する構成とするものであり、捕集チューブ２ａ，２ｂを接続した例を示している。この構成によれば、複数のサンプルを得ることができる。
また、図６（ｃ）は計量管３と捕集チューブ２との組み合わせを複数組用意し、これらの組み合わせを切替え手段５，６を介して並列に設けるものであり、これによって、ガス試料の連続採取を行うことができる。
【００２７】
図７（ａ）は真空ポンプ７を試料ガス源１０側の流路切替え弁５に接続する構成であり、また、図７（ｂ）はクリーンガス源４および捕集チューブ２の接続を図１の構成と入れ換えて接続する構成である。図６（ａ）および図６（ｂ）の構成においても、流路切替え弁の切り替えによって、図１に示す構成と同様の動作を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、測定成分の定量を向上させることができるガス試料採取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス試料採取装置の概略を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明のガス試料採取装置の流路の洗浄を行う動作を説明するための図である。
【図３】本発明のガス試料採取装置のガス試料の採取動作を説明するための図である。
【図４】本発明のガス試料採取装置のガス試料の採取動作を説明するための図である。
【図５】本発明のガス試料採取装置のガス試料の別の採取動作を説明するための図である。
【図６】本発明のガス試料採取装置の他の構成を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明のガス試料採取装置の他の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１…ガス試料採取装置、２…捕集チューブ、３…計量管、４…クリーンガス源、５，６…流路切替え弁、７…真空ポンプ、８…加熱，冷却手段、９…圧力計、１０…試料ガス源、１１…吸入手段、１２…濾過材、１３…ヒータ手段、１４…分岐部、１６…流量制御装置。

Claims

ガス試料を捕集し、ガス試料中の測定成分を脱着する捕集チューブと、クリーンガスを供給するクリーンガス源と、一端に捕集チューブを、他端にクリーンガス源を、また、何れか一方の端部に試料ガス源をそれぞれ切替え手段を介して接続した計量管とを備え、
前記計量管は、試料ガス源との間の圧力差に対応して定まる量のガス試料を採取し、該採取した試料をクリーンガス源から供給されるクリーンガスによって捕集チューブに導入して捕集することを特徴とするガス試料採取装置。