JP4032573B2

JP4032573B2 - Gas measuring device

Info

Publication number: JP4032573B2
Application number: JP24525099A
Authority: JP
Inventors: 博司中野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001013120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つ又は複数個のガスセンサを備え、ガスセンサによるサンプルガス検出時の検出信号と測定の基準となるゼロガス検出時の検出信号からサンプルガスの定性又は定量を行なうガス測定装置に関するものである。このようなガス測定装置は、ガス分析装置や、気体の香気、臭気などを定量、識別又はモニタするにおい計測計、そのようなにおい計測計を備えた脱臭装置や非破壊検査装置などに適用される。
【０００２】
【従来の技術】
ガスセンサとして、サンプルガス中のにおい成分との酸化還元反応により酸化物半導体の電気抵抗が変化する現象を利用する酸化物半導体センサ、におい成分の吸着により導電性高分子の導電率が変化する現象を利用する導電性高分子センサ、水晶振動子やＳＡＷデバイスの表面に感応膜を形成し感応膜へのにおい成分の吸着による重量変化に伴い共振振動数が変化する現象を利用するガスセンサなどがある。
【０００３】
ガスセンサを用いてサンプルガス中のにおい成分を測定するガス測定装置（におい測定装置）は、一つ又は複数のガスセンサを備えており、ガスセンサからの信号をそのまま表示するか、又は複数の信号を多変量解析に持ち込む、いわゆるケモメトリクスと呼ばれる技術を応用してサンプルガス中のにおい成分を測定している。
このようなガス測定装置には、サンプルガスを濃縮するという目的で、サンプルガス中のにおい成分を吸着する捕集剤を充填した捕集管を備えているものがある。捕集管では、充填した捕集剤の吸着特性（吸着力の違いも含む）に応じて物質を捕集する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ガス測定装置において、サンプルガスの識別はガスセンサの識別能力に依存する。そのため、ガスセンサの性能により、識別できるサンプルガスが限定される。捕集管を用いてサンプルガスを濃縮したとしても、検出感度を向上させることができるが、サンプルガスの識別はガスセンサの識別能力に依存することに変わりはない。
そこで本発明は、ガスセンサの識別能力はそのままであっても、装置全体の識別能力を向上させることができるガス測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一つ又は複数個のガスセンサと、サンプルガス中のにおい成分を吸着する捕集剤が充填され、におい成分を吸着した後に脱離させてガスセンサに導く複数の捕集部とを備え、複数の捕集部はそれぞれ吸着特性の異なるものであり、一つの試料を複数の捕集部に導いた後、複数の捕集部に吸着したにおい成分を順次脱離させてガスセンサに導入するガス測定装置である。
【０００６】
吸着特性の異なる捕集部に同じ試料をそれぞれ導く。捕集部では吸着特性に応じてにおい成分を捕集するので、複数の捕集部により捕集されたサンプルガス中のにおい成分の組成が変化する。その後、各捕集部で捕集したにおい成分を別々にガスセンサに導入すると、各捕集部で捕集したにおい成分の組成が異なる結果、ガスセンサの応答パターンも異なり、サンプルガスの識別に用いる情報量が増加する。そして、ガスセンサの複数の応答パターンに基づいてサンプルガスを識別する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
複数の捕集部の少なくとも一部は、２以上の捕集部が並列に接続されていることが好ましい。
複数の捕集部の少なくとも一部は、２以上の捕集部が直列に接続され、直列に接続された２以上の捕集部は、サンプルガスが導入される順番が遅くなるほど、吸着力が大きい捕集剤が充填されていることが好ましい。
２以上の捕集部を直列に接続し、サンプルガスが導入される順番が遅くなるほど、吸着力が大きい捕集剤が充填された捕集管を配列することにより、例えばにおい成分の分子量の大きさに応じてにおい成分を捕集することができる。すなわち、分子量が大きいにおい成分はサンプルガスが導入される順番が早い捕集管（前段）に捕集され、分子量が小さいにおい成分は、前段に充填された吸着力に応じて破過して後段の捕集管に捕集される。このようにして、におい識別に関して支配的なにおい成分をいずれかの捕集管に捕集し、そのにおい成分を検出した時のガスセンサの応答パターンを解析することにより、識別性をさらに向上させることができる。
なお、ここで破過とは、捕集管に導入されたにおい成分が捕集剤に捕集されずに通過することをいう。
【０００８】
【実施例】
図１は、一実施例及びその動作を表す概略構成図である。
装置内にサンプルガス及び窒素ガスを導入するサンプルガス流路１が三方電磁バルブＶ１に接続されている。バルブＶ１には、三方電磁バルブＶ２につながる流路とにおいセンサ３につながる流路も接続されている。バルブＶ１は、バルブＶ２からの流路をサンプルガス流路１又はにおいセンサ３につながる流路に切り換えて接続する。においセンサ３には、それぞれ応答特性の異なる６種類の酸化物半導体ガスセンサが設けられており、これらのガスセンサの応答パターンを総合して、においの識別を行なう。
バルブＶ１、においセンサ３間の流路には、窒素ガス（Ｎ₂）、圧縮空気（Ａｉｒ）又は窒素ガスと圧縮空気の混合ガスをにおいセンサ３に供給する加圧ガス流路５が合流している。
【０００９】
バルブＶ２には、捕集管（捕集部）７につながる流路と捕集管９につながる流路も接続されている。バルブＶ２は、バルブＶ１からの流路を捕集管７につながる流路又は捕集管９につながる流路に切り換えて接続する。捕集管７，９には、サンプルガス中のにおい成分を吸着する吸着剤がそれぞれ充填されている。捕集管７にはCarbotrap（スペルコ社製、米国）、捕集管９にはCarbotrap C（スペルコ社製、米国）が充填されており、CarbotrapとCarbotrap Cはそれぞれ分子量に関して異なる吸着特性をもつ。すなわち、Carbotrap Cは、分子量の小さい化合物に対してCarbotrapよりも吸着力が弱い。捕集管７，９の周囲には、捕集管７，９を加熱する図示しないヒータがそれぞれ備えられている。
【００１０】
捕集管７，９からの流路は三方電磁バルブＶ３にそれぞれ接続されている。バルブＶ３には三方電磁バルブＶ４につながる流路も接続されている。バルブＶ３は、バルブＶ４につながる流路を捕集管７につながる流路又は捕集管９につながる流路に切り換えて接続する。
バルブＶ４には、三方電磁バルブＶ５につながる流路とニードルバルブ１１につながる流路も接続されている。バルブＶ４は、バルブＶ３につながる流路をバルブＶ５につながる流路又はニードルバルブ１１につながる流路に切り換えて接続する。
【００１１】
ニードルバルブ１１からの流路はポンプ１３の吸引側に接続されている。ポンプ１３は、ニードルバルブ１１により流量を調整されて、サンプルガス流路１からバルブＶ１，Ｖ２、捕集管７又は９、バルブＶ３，Ｖ４を介して、サンプルガスを吸引する。ポンプ１３の排出側の流路には、ガスの流量をモニタする流量計１５が接続されている。
バルブＶ５には、捕集管７，９に捕集したにおい成分をにおいセンサ３に導入する媒体となる窒素ガスを供給するキャリアガス流路１７と、ポンプ１３、流量計１５間の流路に合流するバイパス流路１９も接続されている。バルブＶ５は、バルブＶ４につながる流路をキャリアガス流路１７又はバイパス流路１９に切り換えて接続する。
【００１２】
次に、動作を説明する。
（Ａ）まず、捕集管７にサンプルガスを導入するために、バルブＶ１，Ｖ２により、サンプルガス流路１を捕集管７に接続し、バルブＶ３，Ｖ４により捕集管７をニードルバルブ１１を介してポンプ１３に接続する。そして、ポンプ１３を作動させてサンプルガス流路１から捕集管７にサンプルガスを導入し、サンプルガスのにおい成分をCarbotrapに吸着させる。この時の捕集管７の温度は４０℃である。
さらに、においセンサ３には、応答を安定させるために、加圧ガス流路５から窒素ガスと圧縮空気の混合ガスを供給しておく。また、バルブＶ５によりバルブＶ４からの流路をバイパス流路１９に接続しておき、キャリアガス流路１７からの窒素ガスの供給を停止しておく。
【００１３】
（Ｂ）バルブＶ２，Ｖ３を切り換えて、同じサンプルガスを捕集管９に導入し、サンプルガスのにおい成分をCarbotrap Cに吸着させる。この時の捕集管９の温度も４０℃である。
捕集管７，９へのサンプルガスの導入時間は、電磁バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を切り換えることにより、サンプルガスごとに任意に設定できる。
【００１４】
（Ｃ）捕集管７内に残留するサンプルガス、酸素及び水分を除去するために、ポンプ１３を停止し、サンプルガス流路１に窒素ガス供給源（図示は省略）を接続し、バルブＶ２，Ｖ３，Ｖ４を切り換えて、サンプルガス流路１から、バルブＶ１，Ｖ２を介して、窒素ガスを捕集管７に導入し、バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５、バイパス流路１９及び流量計１５を介して排出する。
次に、サンプルガス流路１からの窒素ガスの供給を停止し、バルブＶ１，Ｖ５を切り換えて、キャリアガス流路１７から、バルブＶ５，Ｖ４，Ｖ３を介して、捕集管７に窒素ガスを供給するとともに、図示しないヒータにより捕集管７の温度を例えば２２０℃まで上昇させて、Carbotrapに吸着したにおい成分を脱離させ、そのにおい成分をバルブＶ２，Ｖ１を介してにおいセンサ３に導入する。においセンサ３では６つのガスセンサがそれぞれにおい成分を検出する。
【００１５】
（Ｄ）捕集管７で捕集したにおい成分の測定終了後、捕集管９内に残留するサンプルガス、酸素及び水分を除去するために、バルブＶ５を切り換えてキャリアガス流路１７からの窒素ガスの供給を停止するとともに、サンプルガス流路１に窒素ガス供給源（図示は省略）を接続し、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を切り換えて、サンプルガス流路１から、バルブＶ１，Ｖ２を介して、窒素ガスを捕集管９に導入し、バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５、バイパス流路１９及び流量計１５を介して排出する。この時、加圧ガス流路５から窒素ガス及び圧縮空気をにおいセンサ３に供給し、においセンサ３に配置されたガスセンサの表面の洗浄を行なう。
【００１６】
ガスセンサの応答出力が復帰した後、サンプルガス流路１からの窒素ガスの供給を停止し、バルブＶ１，Ｖ５を切り換えて、キャリアガス流路１７から、バルブＶ５，Ｖ４，Ｖ３を介して、捕集管９に窒素ガスを供給するとともに、図示しないヒータにより捕集管９の温度を例えば２２０℃まで上昇させて、Carbotrap Cに吸着したにおい成分を脱離させ、そのにおい成分をバルブＶ２，Ｖ１を介してにおいセンサ３に導入する。においセンサ３では６つのガスセンサがそれぞれにおい成分を検出する。
このようにして、同じサンプルガスについて、捕集管７で捕集したにおい成分と捕集管９で捕集したにおい成分の検出を行なう。
【００１７】
図２は、CarbotrapとCarbotrap Cの吸着特性の比較を表す図であり、（Ａ）は分子量の小さいにおい成分が支配的なサンプルガスの場合、（Ｂ）は分子量の大きいにおい成分が支配的なサンプルガスの場合のものである。縦軸は脱離されるにおい成分量、横軸は脱離時間を表す。
Carbotrap Cの方がCarbotrapよりも分子量の小さい炭化水素の吸着力が弱いため、同じサンプルガスを吸着させても、Carbotrap Cでは分子量の小さいにおい成分については破過が生じる。そのため、分子量の小さいにおい成分が支配的なサンプルガスではCarbotrap Cから脱離されるにおい成分量がCarbotrapに比較して極端に少なくなる（（Ａ）参照）。分子量の大きいにおい成分が支配的なサンプルガスでは、CarbotrapとCarbotrap Cから脱離されるにおい成分量はあまり差がない（（Ｂ）参照）。
【００１８】
すなわち、Carbotrapを充填した捕集管７と、Carbotrap Cを充填した捕集管９に同じサンプルガスをそれぞれ導くことにより、サンプルガス中のにおい成分を選択して捕集することができる。その後、捕集管７，９で捕集したにおい成分を別々ににおいセンサ３に導入すれば、同じサンプルガスについてのガスセンサの応答パターンの数を増加させることができ、装置全体の識別能力を向上させることができる。
【００１９】
図３は、他の態様の実施例及びその動作を表す概略構成図である。図１と同じ部分には同じ符号を付す。
サンプルガス流路１が三方電磁バルブＶ６に接続されている。バルブＶ６には、Carbotrap Cが充填された捕集管９につながる流路とにおいセンサ３につながる流路も接続されている。バルブＶ６は、捕集管９からの流路をサンプルガス流路１又はにおいセンサ３につながる流路に切り換えて接続する。
バルブＶ６、においセンサ３間の流路には、加圧ガス流路５が合流している。
【００２０】
捕集管９には、三方電磁バルブＶ７を介して、Carbotrapが充填された捕集管７も接続されている。バルブＶ７には、バルブＶ６、においセンサ３間の流路の加圧ガス流路５との合流点よりもバルブ６側に合流するバイパス流路２１も接続されている。バルブＶ７は、捕集管７からの流路を捕集管９につながる流路又はバイパス流路２１に切り換えて接続する。捕集管７からの流路はバルブＶ４に接続されている。
図１の実施例と同様に、バルブＶ４には、バルブＶ５につながる流路と、ニードルバルブ１１、ポンプ１３及び流量計１５につながる流路も接続されており、バルブＶ５には、キャリアガス流路１７とバイパス流路１９も接続されている。
【００２１】
次に、動作を説明する。
（Ａ）まず、捕集管９，７にサンプルガスを導入するために、バルブＶ６により捕集管９をサンプルガス流路１に接続し、バルブＶ７により捕集管７を捕集管９に接続し、バルブＶ４により捕集管７をニードルバルブ１１を介してポンプ１３に接続する。そして、ポンプ１３を作動させて、サンプルガス流路１から捕集管９，７にサンプルガスを導入し、サンプルガス中のにおい成分を捕集管９のCarbotrap Cに吸着させ、さらに、捕集管９を通過したサンプルガス中のにおい成分を捕集管７のCarbotrapに吸着させる。この時の捕集管７，９の温度は４０℃である。分子量の小さいにおい成分は捕集管９を破過し、捕集管７に捕集される。
この時、図１の実施例と同様に、においセンサ３には加圧ガス流路５から窒素ガスと圧縮空気の混合ガスを供給しておき、バルブＶ５によりバルブＶ４からの流路をバイパス流路１９に接続してキャリアガス流路１７からの窒素ガスの供給を停止しておく。
【００２２】
（Ｂ）捕集管７，９内に残留するサンプルガス、酸素及び水分を除去するために、ポンプ１３を停止し、サンプルガス流路１に窒素ガス供給源を接続し、バルブＶ４を切り換えて、サンプルガス流路１から、バルブＶ６を介して、窒素ガスを捕集管９に導入し、さらにバルブＶ７を介して捕集管７に導入し、バルブＶ４，Ｖ５、バイパス流路１９及び流量計１５を介して排出する。この時、Carbotrap Cの方がCarbotrapよりも分子量が小さい炭化水素（におい成分）に対する吸着力が弱いため、捕集管９への窒素ガス及び圧縮空気の導入によって分子量が小さいにおい成分の破過が生じ、破過したにおい成分はより吸着力が大きいCarbotrapが充填された捕集管７に捕集される。このように、サンプルガス中のにおい成分は、分子量の大きさに応じて大きく２分されて、捕集管７，９に捕集される。
【００２３】
（Ｃ）次に、サンプルガス流路１及び加圧ガス流路５からの窒素ガスの供給を停止し、バルブＶ７を切り換えて捕集管７をバイパス流路２１に接続し、バルブＶ５を切り換えて、キャリアガス流路１７から、バルブＶ５，Ｖ４を介して、捕集管７に窒素ガスを供給するとともに、図示しないヒータにより捕集管７の温度を例えば２２０℃まで上昇させて、Carbotrapに吸着したにおい成分を脱離させ、そのにおい成分をバルブＶ７及びバイパス流路２１を介してにおいセンサ３に導入する。においセンサ３では６つのガスセンサがそれぞれにおい成分を検出する。
【００２４】
（Ｄ）ガスセンサの応答出力が復帰した後、バルブＶ６を切り換えて捕集管９をにおいセンサ３に接続し、バルブＶ７を切り換えて捕集管７を捕集管９に接続し、キャリアガス流路１７から、バルブＶ５，Ｖ４、捕集管７及びバルブＶ７を介して、捕集管９に窒素ガスを供給するとともに、図示しないヒータにより捕集管９の温度を例えば２２０℃まで上昇させて、Carbotrap Cに吸着したにおい成分を脱離させ、そのにおい成分をバルブＶ６を介してにおいセンサ３に導入する。においセンサ３では６つのガスセンサがそれぞれにおい成分を検出する。
このようにして、同じサンプルガスについて、サンプルガス中のにおい成分を分子量の大きさに応じて大きく２分して検出することができる。
【００２５】
例えば分子量の小さいにおい成分がにおい識別に関して支配的である場合には、捕集管７から脱離したにおい成分に対するガスセンサの応答出力のみを解析することによって識別性を向上させることができる。逆に、分子量の大きいにおい成分がにおい識別に関して支配的である場合には、捕集管９から脱離したにおい成分に対するガスセンサの応答出力のみを解析することによって識別性を向上させることができる。また、におい識別に関して支配的なにおい成分が両方の捕集管に捕集されている場合には、捕集管７，９から脱離したにおい成分に対するガスセンサの応答出力の両方を用いて解析すればよい。もちろん、これらの捕集管７，９の吸着特性の差異によるにおい識別に加えて、各々の捕集管から脱離されたにおい成分を６個のガスセンサの応答パターンによってにおい識別を行ない、装置全体としてにおい成分に対する識別性を向上させていることは言うまでもない。
【００２６】
この実施例では、捕集管に充填する充填剤としてCarbotrapとCarbotrap Cを用いているがこれに限定されるものではなく、他の吸着剤を用いてもよい。また、捕集管に充填する吸着剤を複数種類の吸着剤を組み合わせたものとしてもよい。
また、この実施例では、捕集部としての捕集管を２つ備えているが、必要に応じて捕集部の数を増やしてもよい。
また、この実施例ではガスセンサとして酸化物半導体ガスセンサを用いているがこれに限定されるものではなく、他のガスセンサを用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のガス測定装置では、一つ又は複数個のガスセンサと、サンプルガス中のにおい成分を吸着する捕集剤が充填され、におい成分を吸着した後に脱離させてガスセンサに導く複数の捕集部とを備え、複数の捕集部はそれぞれ吸着特性の異なるものであり、同じ試料を複数の捕集部にそれぞれ導いた後、複数の捕集部に吸着したにおい成分を順次脱離させてガスセンサに導入するようにしたので、同じサンプルガスについて、識別に用いる情報量を増加させることができ、ガスセンサの識別能力はそのままであっても、装置全体の識別能力を向上させることができる。
さらに、２以上の捕集部を直列に接続し、それらの捕集部には、サンプルガスが導入される順番が遅いほど、吸着力が大きい捕集剤を充填し、におい成分の分子量の大きさに応じてにおい成分を捕集するようにすれば、におい識別に関して支配的なにおい成分をいずれかの捕集管に捕集して、そのにおい成分を効率よくガスセンサに供給することができ、その捕集管に捕集したにおい成分を検出した時のガスセンサの応答パターンを解析することにより、識別性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例及びその動作を表す概略構成図である。
【図２】 CarbotrapとCarbotrap Cの吸着特性の比較を表す図であり、（Ａ）は分子量の小さいにおい成分が支配的なサンプルガスの場合、（Ｂ）は分子量の大きいにおい成分が支配的なサンプルガスの場合のものである。
【図３】他の態様の一実施例及びその動作を表す概略構成図である。
【符号の説明】
１サンプルガス流路
３においセンサ
５加圧ガス流路
７，９捕集管
１１ニードルバルブ
１３ポンプ
１５流量計
１７キャリアガス流路
１９，２１バイパス流路
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７三方電磁バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas measuring apparatus that includes one or a plurality of gas sensors and qualifies or quantifies a sample gas from a detection signal when a sample gas is detected by the gas sensor and a detection signal when a zero gas is detected as a measurement reference. is there. Such gas measuring devices are applied to gas analyzers, odor measuring instruments that quantify, identify or monitor gas odors, odors, etc., deodorizing devices and non-destructive inspection devices equipped with such odor measuring instruments. The
[0002]
[Prior art]
As a gas sensor, an oxide semiconductor sensor that utilizes a phenomenon in which the electrical resistance of an oxide semiconductor changes due to an oxidation-reduction reaction with an odor component in a sample gas, a phenomenon in which the conductivity of a conductive polymer changes due to adsorption of an odor component. There are a conductive polymer sensor to be used, a gas sensor using a phenomenon in which a resonant film is formed on a surface of a quartz crystal resonator or a SAW device, and a resonance frequency is changed in accordance with a weight change due to adsorption of an odor component to the sensitive film.
[0003]
A gas measuring device (odor measuring device) for measuring an odor component in a sample gas using a gas sensor includes one or a plurality of gas sensors, and displays a signal from the gas sensor as it is or outputs a plurality of signals. The odor component in the sample gas is measured by applying a technique called so-called chemometrics, which is brought into variable analysis.
Some of these gas measuring devices include a collection tube filled with a collection agent that adsorbs an odor component in the sample gas for the purpose of concentrating the sample gas. In the collection tube, substances are collected according to the adsorption characteristics (including differences in adsorption power) of the filled collection agent.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the gas measuring device, the identification of the sample gas depends on the identification ability of the gas sensor. Therefore, the sample gas that can be identified is limited by the performance of the gas sensor. Even if the sample gas is concentrated using the collection tube, the detection sensitivity can be improved, but the identification of the sample gas still depends on the identification ability of the gas sensor.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas measuring device that can improve the discrimination capability of the entire apparatus even if the discrimination capability of the gas sensor is not changed.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes one or a plurality of gas sensors, and a plurality of collection parts that are filled with a collection agent that adsorbs an odor component in a sample gas, and is adsorbed after the odor component is adsorbed and led to the gas sensor. The multiple collection parts have different adsorption characteristics. After one sample is guided to the multiple collection parts, the odor components adsorbed on the multiple collection parts are sequentially desorbed and introduced into the gas sensor. It is a gas measuring device.
[0006]
The same sample is guided to the collection parts having different adsorption characteristics. Since the collection unit collects the odor component according to the adsorption characteristics, the composition of the odor component in the sample gas collected by the plurality of collection units changes. After that, if the odor components collected by each collection unit are separately introduced into the gas sensor, the composition of the odor components collected by each collection unit results in different response patterns of the gas sensor, and information used to identify the sample gas The amount increases. And sample gas is identified based on the some response pattern of a gas sensor.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As for at least one part of a some collection part, it is preferable that two or more collection parts are connected in parallel.
At least some of the plurality of collection units have two or more collection units connected in series, and the two or more collection units connected in series have an adsorption power that becomes slower as the order in which the sample gas is introduced. It is preferable that a large collection agent is filled.
By connecting two or more collection parts in series and arranging the collection tubes filled with a collection agent having a larger adsorption power as the order in which the sample gas is introduced becomes slower, for example, the molecular weight of the odor component is increased. Odor components can be collected accordingly. That is, the odorous component having a large molecular weight is collected in the collecting tube (first stage) in which the sample gas is introduced in the early order, and the odorous component having a small molecular weight breaks through according to the adsorption force packed in the first stage, and is moved downstream. It is collected in the collection tube. In this way, odor components that are dominant with respect to odor identification are collected in one of the collection tubes, and the response pattern of the gas sensor when the odor components are detected is analyzed to further improve the distinguishability. Can do.
Here, the breakthrough means that the odor component introduced into the collection tube passes without being collected by the collection agent.
[0008]
【Example】
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment and its operation.
A sample gas flow path 1 for introducing sample gas and nitrogen gas into the apparatus is connected to the three-way electromagnetic valve V1. The flow path connected to the three-way electromagnetic valve V2 and the flow path connected to the odor sensor 3 are also connected to the valve V1. The valve V1 switches and connects the flow path from the valve V2 to the sample gas flow path 1 or the flow path connected to the odor sensor 3. The odor sensor 3 is provided with six types of oxide semiconductor gas sensors having different response characteristics, and the odor identification is performed by combining the response patterns of these gas sensors.
A pressurized gas flow path 5 for supplying nitrogen gas (N ₂ ), compressed air (Air), or a mixed gas of nitrogen gas and compressed air to the odor sensor 3 joins the flow path between the valve V 1 and the odor sensor 3. ing.
[0009]
A flow path connected to the collection tube (collection unit) 7 and a flow path connected to the collection tube 9 are also connected to the valve V2. The valve V2 switches and connects the flow path from the valve V1 to the flow path connected to the collection pipe 7 or the flow path connected to the collection pipe 9. The collection tubes 7 and 9 are filled with adsorbents that adsorb odor components in the sample gas, respectively. The collecting tube 7 is filled with Carbotrap (manufactured by Spelco, USA), and the collecting tube 9 is filled with Carbotrap C (manufactured by Spelco, USA). Carbotrap and Carbotrap C have different adsorption characteristics with respect to molecular weight. That is, Carbotrap C has a weaker adsorption force than Carbotrap for compounds having a low molecular weight. Around the collection tubes 7 and 9, heaters (not shown) for heating the collection tubes 7 and 9 are provided, respectively.
[0010]
The flow paths from the collection tubes 7 and 9 are connected to a three-way electromagnetic valve V3. A flow path connected to the three-way electromagnetic valve V4 is also connected to the valve V3. The valve V3 switches and connects the flow path connected to the valve V4 to the flow path connected to the collection pipe 7 or the flow path connected to the collection pipe 9.
A flow path connected to the three-way electromagnetic valve V5 and a flow path connected to the needle valve 11 are also connected to the valve V4. The valve V4 switches and connects the flow path connected to the valve V3 to the flow path connected to the valve V5 or the flow path connected to the needle valve 11.
[0011]
A flow path from the needle valve 11 is connected to the suction side of the pump 13. The pump 13 adjusts the flow rate by the needle valve 11 and sucks the sample gas from the sample gas flow path 1 through the valves V1 and V2, the collection pipe 7 or 9, and the valves V3 and V4. A flow meter 15 for monitoring the gas flow rate is connected to the flow path on the discharge side of the pump 13.
The valve V5 includes a carrier gas flow path 17 for supplying nitrogen gas as a medium for introducing the odor components collected in the collection tubes 7 and 9 into the odor sensor 3, and a flow path between the pump 13 and the flow meter 15. A bypass channel 19 that merges is also connected. The valve V5 is connected by switching the channel connected to the valve V4 to the carrier gas channel 17 or the bypass channel 19.
[0012]
Next, the operation will be described.
(A) First, in order to introduce the sample gas into the collection tube 7, the sample gas flow path 1 is connected to the collection tube 7 through valves V1 and V2, and the collection tube 7 is connected to the needle valve through valves V3 and V4. 11 to the pump 13. Then, the pump 13 is operated to introduce the sample gas from the sample gas flow path 1 to the collection tube 7, and the scent component of the sample gas is adsorbed on the Carbotrap. The temperature of the collection tube 7 at this time is 40 ° C.
Further, a mixed gas of nitrogen gas and compressed air is supplied from the pressurized gas flow path 5 to the odor sensor 3 in order to stabilize the response. Further, the flow path from the valve V4 is connected to the bypass flow path 19 by the valve V5, and the supply of nitrogen gas from the carrier gas flow path 17 is stopped.
[0013]
(B) The valves V2 and V3 are switched to introduce the same sample gas into the collection tube 9, and the odor component of the sample gas is adsorbed to the Carbotrap C. The temperature of the collection tube 9 at this time is also 40 ° C.
The introduction time of the sample gas into the collection tubes 7 and 9 can be arbitrarily set for each sample gas by switching the electromagnetic valves V1, V2, V3, and V4.
[0014]
(C) In order to remove the sample gas, oxygen and moisture remaining in the collection tube 7, the pump 13 is stopped, a nitrogen gas supply source (not shown) is connected to the sample gas channel 1, and the valve V2 , V3, V4 are switched, nitrogen gas is introduced from the sample gas flow path 1 through the valves V1, V2 into the collecting tube 7, and the valves V3, V4, V5, the bypass flow path 19 and the flow meter 15 are connected. Discharged through.
Next, the supply of the nitrogen gas from the sample gas flow path 1 is stopped, the valves V1 and V5 are switched, and the nitrogen gas is supplied from the carrier gas flow path 17 to the collection tube 7 via the valves V5, V4 and V3. And the temperature of the collection tube 7 is raised to, for example, 220 ° C. by a heater (not shown), the odor component adsorbed on the Carbotrap is desorbed, and the odor component is transferred to the odor sensor 3 via the valves V2 and V1. Introduce. In the odor sensor 3, each of the six gas sensors detects an odor component.
[0015]
(D) After the measurement of the odor component collected by the collection tube 7 is completed, the valve V5 is switched to remove the sample gas, oxygen and moisture remaining in the collection tube 9 from the carrier gas channel 17. While the supply of nitrogen gas is stopped, a nitrogen gas supply source (not shown) is connected to the sample gas flow path 1, and the valves V1, V2, and V3 are switched. Thus, nitrogen gas is introduced into the collection tube 9 and discharged through the valves V 3, V 4, V 5, the bypass flow path 19 and the flow meter 15. At this time, nitrogen gas and compressed air are supplied from the pressurized gas flow path 5 to the odor sensor 3, and the surface of the gas sensor disposed in the odor sensor 3 is cleaned.
[0016]
After the response output of the gas sensor is restored, the supply of nitrogen gas from the sample gas flow path 1 is stopped, the valves V1 and V5 are switched, and the carrier gas flow path 17 is captured via the valves V5, V4 and V3. Nitrogen gas is supplied to the collecting tube 9 and the temperature of the collecting tube 9 is raised to, for example, 220 ° C. by a heater (not shown) to desorb odorous components adsorbed on the Carbotrap C, and the odorous components are removed from the valves V2, V1. It is introduced into the odor sensor 3 via In the odor sensor 3, each of the six gas sensors detects an odor component.
In this way, the odor component collected by the collection tube 7 and the odor component collected by the collection tube 9 are detected for the same sample gas.
[0017]
FIG. 2 is a diagram showing a comparison of the adsorption characteristics of Carbotrap and Carbotrap C. (A) is a sample gas in which an odor component having a small molecular weight is dominant, and (B) is a sample in which an odor component having a large molecular weight is dominant. In the case of sample gas. The vertical axis represents the amount of the odor component to be desorbed, and the horizontal axis represents the desorption time.
Carbotrap C is weaker in adsorption of hydrocarbons with lower molecular weight than Carbotrap, so even if the same sample gas is adsorbed, Carbotrap C breaks through odor components with lower molecular weight. Therefore, in the sample gas in which the odor component having a small molecular weight is dominant, the amount of the odor component desorbed from the Carbotrap C is extremely smaller than that of the Carbotrap (see (A)). In the sample gas in which the odor component having a large molecular weight is dominant, the amount of the odor component desorbed from Carbotrap and Carbotrap C is not much different (see (B)).
[0018]
That is, by introducing the same sample gas to the collection tube 7 filled with Carbotrap and the collection tube 9 filled with Carbotrap C, the odor components in the sample gas can be selected and collected. After that, if the odor components collected by the collection tubes 7 and 9 are separately introduced into the odor sensor 3, the number of response patterns of the gas sensor for the same sample gas can be increased, and the identification capability of the entire apparatus is improved. Can be made.
[0019]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another embodiment and its operation. The same parts as those in FIG.
The sample gas flow path 1 is connected to the three-way electromagnetic valve V6. Connected to the valve V6 are a flow path connected to the collection tube 9 filled with Carbotrap C and a flow path connected to the odor sensor 3. The valve V6 switches and connects the flow path from the collection tube 9 to the sample gas flow path 1 or the flow path connected to the odor sensor 3.
The pressurized gas flow path 5 joins the flow path between the valve V6 and the odor sensor 3.
[0020]
A collection tube 7 filled with Carbotrap is also connected to the collection tube 9 via a three-way electromagnetic valve V7. Also connected to the valve V7 is a bypass passage 21 that joins the valve 6 side of the valve V6 and the pressurized gas passage 5 of the passage between the smell sensor 3 and the pressurized gas passage 5. The valve V7 switches and connects the flow path from the collection pipe 7 to a flow path connected to the collection pipe 9 or a bypass flow path 21. A flow path from the collection tube 7 is connected to a valve V4.
As in the embodiment of FIG. 1, the valve V4 is also connected to a flow path connected to the valve V5 and a flow path connected to the needle valve 11, the pump 13, and the flow meter 15. The valve V5 is connected to the carrier gas flow. A passage 17 and a bypass passage 19 are also connected.
[0021]
Next, the operation will be described.
(A) First, in order to introduce the sample gas into the collection tubes 9 and 7, the collection tube 9 is connected to the sample gas flow path 1 by the valve V6, and the collection tube 7 is connected to the collection tube 9 by the valve V7. The collecting tube 7 is connected to the pump 13 via the needle valve 11 by the valve V4. Then, the pump 13 is operated to introduce the sample gas from the sample gas flow path 1 to the collection tubes 9 and 7, and the odorous component in the sample gas is adsorbed to the Carbotrap C of the collection tube 9 and further collected. The odor component in the sample gas that has passed through the tube 9 is adsorbed on the Carbotrap of the collection tube 7. The temperature of the collection tubes 7 and 9 at this time is 40 ° C. The odor component having a small molecular weight breaks through the collection tube 9 and is collected in the collection tube 7.
At this time, as in the embodiment of FIG. 1, a mixed gas of nitrogen gas and compressed air is supplied to the odor sensor 3 from the pressurized gas flow path 5, and the flow path from the valve V4 is bypassed by the valve V5. The supply of nitrogen gas from the carrier gas channel 17 is stopped by connecting to the channel 19.
[0022]
(B) In order to remove the sample gas, oxygen and moisture remaining in the collection tubes 7 and 9, the pump 13 is stopped, a nitrogen gas supply source is connected to the sample gas channel 1, and the valve V4 is switched. Nitrogen gas is introduced from the sample gas channel 1 into the collecting tube 9 through the valve V6, and further into the collecting tube 7 through the valve V7, and the valves V4 and V5, the bypass channel 19 and the flow rate are introduced. It discharges through a total of 15. At this time, since Carbotrap C has a weaker adsorption force for hydrocarbons (odor components) having a smaller molecular weight than Carbotrap, the introduction of nitrogen gas and compressed air into the collection tube 9 may cause breakthrough of the odor components having a lower molecular weight. The odor components that are generated and passed through are collected in the collection tube 7 filled with Carbotrap having a larger adsorption power. Thus, the odor component in the sample gas is largely divided into two according to the molecular weight and collected in the collection tubes 7 and 9.
[0023]
(C) Next, supply of nitrogen gas from the sample gas flow path 1 and the pressurized gas flow path 5 is stopped, the valve V7 is switched to connect the collection tube 7 to the bypass flow path 21, and the valve V5 is switched. Then, nitrogen gas is supplied from the carrier gas flow path 17 to the collection pipe 7 via valves V5 and V4, and the temperature of the collection pipe 7 is raised to, for example, 220 ° C. by a heater (not shown) to The adsorbed odor component is desorbed, and the odor component is introduced into the odor sensor 3 through the valve V7 and the bypass channel 21. In the odor sensor 3, each of the six gas sensors detects an odor component.
[0024]
(D) After the response output of the gas sensor is restored, the valve V6 is switched to connect the collection tube 9 to the odor sensor 3, the valve V7 is switched to connect the collection tube 7 to the collection tube 9, and the carrier gas flow Nitrogen gas is supplied from the passage 17 to the collecting tube 9 through the valves V5 and V4, the collecting tube 7 and the valve V7, and the temperature of the collecting tube 9 is raised to, for example, 220 ° C. by a heater (not shown). The odor component adsorbed on the Carbotrap C is desorbed, and the odor component is introduced into the odor sensor 3 via the valve V6. In the odor sensor 3, each of the six gas sensors detects an odor component.
In this way, for the same sample gas, the odor component in the sample gas can be detected by dividing it largely into two according to the molecular weight.
[0025]
For example, when an odor component having a small molecular weight is dominant with respect to odor identification, the discrimination can be improved by analyzing only the response output of the gas sensor with respect to the odor component desorbed from the collection tube 7. On the contrary, when an odor component having a large molecular weight is dominant with respect to odor identification, the discrimination can be improved by analyzing only the response output of the gas sensor for the odor component desorbed from the collection tube 9. In addition, when odor components that are dominant with respect to odor identification are collected in both collection tubes, analysis is performed using both of the response outputs of the gas sensor to the odor components detached from the collection tubes 7 and 9. That's fine. Of course, in addition to the odor identification based on the difference in the adsorption characteristics of the collection tubes 7 and 9, the odor components desorbed from the collection tubes are identified by the response patterns of the six gas sensors, so that the entire apparatus can be identified. Needless to say, the discrimination against odor components is improved.
[0026]
In this embodiment, Carbotrap and Carbotrap C are used as fillers for filling the collection tube, but the present invention is not limited to this, and other adsorbents may be used. Moreover, it is good also as what combined multiple types of adsorption agent with the adsorption agent with which a collection tube is filled.
Moreover, in this Example, although the two collection tubes as a collection part are provided, you may increase the number of collection parts as needed.
In this embodiment, an oxide semiconductor gas sensor is used as the gas sensor. However, the present invention is not limited to this, and other gas sensors may be used.
[0027]
【The invention's effect】
In the gas measuring device of the present invention, one or a plurality of gas sensors and a collection agent that adsorbs an odor component in a sample gas are filled, and a plurality of collections that are adsorbed and then desorbed and guided to the gas sensor. A plurality of collection parts each having different adsorption characteristics, and after introducing the same sample to the plurality of collection parts respectively, the odor components adsorbed to the plurality of collection parts are sequentially desorbed. Since it is introduced into the gas sensor, the amount of information used for identification can be increased for the same sample gas, and the identification capability of the entire apparatus can be improved even if the identification capability of the gas sensor remains unchanged.
Further, two or more collection parts are connected in series, and the collection part is filled with a collection agent having a larger adsorption force as the order in which the sample gas is introduced is slower, and the molecular weight of the odor component is increased. If the odor component is collected according to the odor component, the odor component dominant with respect to odor identification can be collected in one of the collection tubes, and the odor component can be efficiently supplied to the gas sensor. The discriminability can be further improved by analyzing the response pattern of the gas sensor when the odor component collected in the collection tube is detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment and its operation.
FIG. 2 is a graph showing a comparison of the adsorption characteristics of Carbotrap and Carbotrap C, where (A) is a sample gas in which an odor component having a small molecular weight is dominant, and (B) is an odor component having a large molecular weight is dominant. In the case of sample gas.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of another aspect and its operation.
[Explanation of symbols]
1 Sample gas flow path 3 Odor sensor 5 Pressurized gas flow path 7, 9 Collection pipe 11 Needle valve 13 Pump 15 Flow meter 17 Carrier gas flow path 19, 21 Bypass flow paths V1, V2, V3, V4, V5, V6 , V7 Three-way solenoid valve

Claims

One or a plurality of gas sensors, and a plurality of collection parts filled with a collection agent that adsorbs the odor component in the sample gas, adsorbed after the odor component is adsorbed and led to the gas sensor,
Each of the plurality of collecting parts has different adsorption characteristics based on the molecular weight ,
A gas measuring device characterized in that, after one sample is guided to the plurality of collection units, the odor components adsorbed on the plurality of collection units are sequentially desorbed and introduced into the gas sensor.

2. The gas measurement device according to claim 1, wherein at least some of the plurality of collection units include two or more collection units connected in parallel.

At least some of the plurality of collection units are adsorbed as the order in which the sample gas is introduced is delayed in two or more collection units connected in series, and the two or more collection units connected in series. The gas measuring device according to claim 1, wherein the gas measuring device is filled with a collecting agent having a large force.