JP3651525B2 - ガス試料採取装置 - Google Patents
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Description
【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 (1)
- 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。
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