JP4409168B2

JP4409168B2 - ガス発生装置

Info

Publication number: JP4409168B2
Application number: JP2002373765A
Authority: JP
Inventors: 淑子安武; 淑子藤田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2004202343A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揮発性有機化合物ガスのガス発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、室内環境汚染（シックハウス）問題に始まる化学物質による空気汚染に対して、低放散材料や低減機能（例えば、ホルムアルデヒドキャッチャー剤含有防水シート）を有する材料が開発されている。これらの材料に対する評価方法として、ガス発生装置を用いて揮発性有機化合物ガスを発生させ、分析、評価を行っている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、一定濃度の揮発性有機化合物ガスを発生させる装置として、フッ素樹脂管に液化ガスを封入したパーミエーションチューブを発生源とするパーミエーションチューブ方式、ディフュージョンチューブ（ガラス製）に液体を注入し、加温等により拡散速度を利用し一定量のガスを発生させるディフュージョンチューブ方式のパーミエーターが存在する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−８０９８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガス発生装置では、揮発性有機化合物に対してかなり高濃度のもの（例えば、トルエン：流量４００ｍｌ／ｍｉｎ、濃度２２３００μｇ／ｍ³以上）しか安定的に発生させることが出来なかった。また、行政の室内環境汚染問題への対策としての室内濃度指針値（例えば、トルエンの指針値は２６０μｇ／ｍ³）等とは、かなり隔たりがあり、開発されている低減機能のある材料の低減効果等の評価は、困難であった。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、揮発性有機化合物を低濃度で低流量で安定的に供給するガス発生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】
前述した目的を達成するために本発明は、揮発性有機化合物ガスを発生するガス発生装置であって、所定流量の希釈ガスを供給する供給手段と、所定濃度の揮発性有機化合物ガスを発生させ、発生させた揮発性有機化合物ガスと、前記供給手段から導入した前記希釈ガスとを混合することにより混合ガスを送出する第１の混合手段と、所定のスプリット比に応じて、前記混合ガスの一部を排出しつつ、適宜流量の混合ガスを送出するスプリット手段と、を具備することを特徴とするガス発生装置である。
【０００７】
また、ガス発生装置は、前記混合ガスに、前記供給手段の所定流量の希釈ガスを混合し、揮発性有機化合物ガスの濃度を調整する第２の混合手段を具備することが望ましい。
また、ガス発生装置は、前記混合ガスを送入し、評価対象の材料を評価する評価手段、を具備することが望ましい。
また、前記供給手段は、必要に応じて、所定の湿度に制御された希釈ガスを供給する湿度制御手段、を具備することが望ましい。
【０００８】
本発明では、供給手段により所定流量の希釈ガスを供給し、第１の混合手段により、所定濃度の揮発性有機化合物ガスを発生させ、発生させた揮発性有機化合物ガスと、前記供給手段から導入した前記希釈ガスとを混合することにより混合ガスを送出し、スプリット手段により所定のスプリット比に応じて、ガス発生手段から導入した混合ガスの一部を排出しつつ、適宜流量の混合ガスを送出する。
【０００９】
「揮発性有機化合物（ＶＯＣ）」は、建材・内装材、包装材等の各種製品に利用されており、これらの建材・内装材、包装材等の各種製品から揮発性有機化合物が発生され、住宅、生活に持ち込まれ、室内空気汚染等を起こす。個別化学物質として、例えば、合板等の木質基材に含有するホルムアルデヒド、塗料、インキ等の溶剤に使用されるトルエン・キシレン・エチルベンゼン、防虫剤に使用されるパラジクロロベンゼン等、その他様々の化学物質がある。
【００１０】
「希釈ガス」は、空気、または不活性ガスである。希釈ガスは、希釈対象成分を含まない様、清浄装置（活性炭素等）を通す。
「スプリット比」は、試料を注入する方法の１つに試料の一部を注入するスプリット注入法において、スプリット比、すなわち評価装置に入るサンプル量と捨てられるサンプル量の比を決め、スプリット比に応じた流量の試料が送出される。このような方式をスプリット方式と呼ぶ。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照しながら、本発明に係るガス発生装置１の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係るガス発生装置１の概略構成を示す図である。ガス発生装置１は、パーミエーターより発生する一定濃度の揮発性有機化合物（ＶＯＣ（ＶｏｌａｔｉｌｅＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｕｎｄ））と希釈ガス（空気、または不活性ガス）との混合ガスをスプリット装置、及び混合器により低流量化、低濃度化した揮発性有機化合物を供給するものである。
【００１３】
図１は、ガス発生装置の１例であり、図１に示すように、ガス発生装置１は、恒温槽２、含水空気湿度調整装置３、パーミエーター４、スプリット装置５、混合器６、複数の材料評価装置７等から構成される。ガス発生装置１は、恒温槽２内の含水空気湿度調整装置３から、パーミエーター４、スプリット装置５、混合機６、材料評価装置７まで、配管１１を接続する。
【００１４】
恒温槽２は、所定の試験条件温度に内部を保持する。
【００１５】
含水空気湿度調整装置３は、所定流量、所定湿度に調整した空気を製造し、パーミエーター４、混合器６に供給する。尚、本実施形態では、希釈ガスとして含水空気湿度調整装置３より空気を供給するが、希釈ガスとして不活性ガス（窒素等）を供給してもよい。
【００１６】
パーミエーター４は、ディフュージョンチューブ、パーミエーションチューブ等を発生源とし、揮発性有機化合物の標準ガスを発生する。ディフュージョンチューブは、一定内径（１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ等）のガラス製のチューブであり、有機化合物ガスの液体を一定量内部に注入し、チューブを恒温に保持することにより、チューブ内の液体の蒸発拡散する量が一定となり、そこに、含水空気湿度調整装置３からの希釈ガス（空気等）を所定量導入すると任意の濃度の揮発性有機化合物の標準ガスが発生する。パーミエーションチューブは、一定長さのフッ素樹脂管のチューブに液化ガスを封入したもので、これを恒温に保持することにより、チューブ内の液化ガスの浸透拡散する量が一定となり、そこに、含水空気湿度調整装置３からの希釈ガス（空気等）を所定量導入すると任意の濃度の揮発性有機化合物の標準ガスが発生する。
【００１７】
スプリット装置５は、導入した揮発性有機化合物と空気との混合ガスを、スプリット方式により、所定のスプリット比に応じて分流し、混合ガスの一部を排出しつつ、適宜流量の混合ガスを送出する。図２は、スプリット装置５の構成を示す。
【００１８】
図２に示すように、スプリット装置５は、定圧制御弁２０、電磁弁２１、ニードルバルブ２２、ポンブ２３等からなり、試料である混合ガスを導入する導入流路２４と、注入された試料である混合ガスの一部を排出するための排出流路２５と、適宜流量の混合ガスを混合器６に送出する送出流路２６が接続されている。導入流路２４には定圧制御バルブ２０が、排出流路２５には電磁弁２１、ニードルバルブ２２、ポンブ２３等が設けられている。
【００１９】
定圧制御弁２０は、パーミエーター４から導入した混合ガスの圧力を設定圧力になるように制御する。電磁弁２１は、排出ガスの流量を調節し、ニードルバルブ２２は、流路の開閉を制御する。ポンプ２３は、排出口９に排出吸気するための低流量ポンプである。
【００２０】
スプリット装置５は、定圧制御弁２０により導入したガス圧を所定値となるようにし、電磁弁２１により排出流路２５と送出流路２６に流れるガス流量の比率（スプリット比）を所定値に維持されるように制御し、適宜流量の混合ガスを混合器６に送出する。
また、スプリット装置５と混合器６に間に流量計（図示せず）を取り付け、流量計により、スプリットしたガス流量の移動量を測定し、流量確認を行う。
【００２１】
混合器６は、スプリット装置５から導入した混合ガスに、含水空気湿度調整装置３から導入した空気を混合し、更に低濃度の揮発性有機化合物の混合ガスを送出する。
【００２２】
材料評価装置７は、試験材１５（建築部材等）を評価する装置であり、例えばチャンバーである。チャンバーによる評価は、チャンバーの中に、例えば、低放散材料や低減機能を有する試験材を設置し、所定流量、濃度の揮発性有機化合物を含む空気を供給し、試験材の捕捉する揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の量を、分析、測定する。
【００２３】
次に、ガス発生装置１の処理の流れについて説明する。図３、図４は、ガス発生装置１の処理の流れを示すフローチャートである。
【００２４】
図３に示すように、恒温槽２は、所定の試験温度に調整する（ステップ３０１）。
例えば、恒温槽２は、２８℃に設定する。
【００２５】
パーミエーター４のディフュージョンチューブ（又はパーミエーションチューブ）に所定の揮発性有機化合物の液体を注入し、一定の温度にパーミエーター４を制御する（ステップ３０２）。
例えば、Ｄ−１０ディフュージョンチューブ（内径１０ｍｍ）にトルエン（純度９８％）を注入し、パーミエーター４を３０℃に制御する。
【００２６】
含水空気湿度調整装置３から、所定流量の所定湿度に制御したン空気を、パーミエーター４に供給する（ステップ３０３）。
例えば、含水空気湿度調整装置３は、相対湿度５０％に制御した空気を８０００ｍｌ／ｍｉｎでパーミエーター４に供給する。
【００２７】
パーミエーター４は、恒温に保持されたディフュージョンチューブより揮発性有機化合物ガスを発生し、所定濃度の揮発性有機化合物ガスと導入した空気の混合ガスをスプリット装置５に送出する（ステップ３０４）。
【００２８】
ディフュージョンチューブでの標準ガス濃度Ｃ（ｐｐｍ）は、Ｋ：ガス重量を容積変換するための係数、Ｄｒ：拡散速度（μｇ／ｍｉｎ）、Ｆ：希釈ガス量（ｍｌ／ｍｉｎ）とし、
Ｃ＝Ｋ×Ｄｒ×１０００／Ｆ…（１）式
から算出される。
例えば、希釈ガス（空気）８０００ｍｌ／ｍｉｎを導入したＤ−１０ディフュージョンチューブでの発生したトルエンの標準ガス濃度は、（１）式、及び標準ディフュージョンチューブデータから、３２５μｇ／ｍｉｎとなり、流量８０００ｍｌ／ｍｉｎ、濃度３２５μｇ／ｍ³のトルエンと空気の混合ガスを送出する。
【００２９】
スプリット装置５は、パーミエーター４より混合ガスを導入し、所定のスプリット比に応じた流量に、排出側の排出流路２５と、材料評価側（混合器６側）の送出流路２６に分流する（ステップ３０５）。
例えば、スプリット装置５は、導入した８０００ｍｌ／ｍｉｎ、３２５μｇ／ｍ³のトルエンと空気の混合ガスから、スプリット比を２４：１＝排出流路２５：送出流路２６とし分流し、排出流路２５に流量７６８０ｍｌ／ｍｉｎを排出し、送出流路２６に流量３２０ｍｌ／ｍｉｎ、濃度３２５μｇ／ｍ³のトルエンと空気の混合ガスを送出する。
【００３０】
スプリットした所定流量の送出流路２６の揮発性有機化合物と空気の混合ガスを混合器６に導入し、これに、含水空気湿度調整装置３からの所定流量の空気を混合し、更に、濃度を下げた揮発性有機化合物ガスと空気の混合ガスを送出する（ステップ３０６）。
例えば、混合器６は、送出流路２６の流量３２０ｍｌ／ｍｉｎ、濃度３２５μｇ／ｍ³のトルエンと空気の混合ガスに、含水空気湿度調整装置３から導入した８０ｍｌ／ｍｉｎの空気を混合し、流量４００ｍｌ／ｍｉｎ、濃度２６０μｇ／ｍ³のトルエンと空気の混合ガスを送出する。
【００３１】
混合器６から送出した揮発性有機化合物のガスと空気の混合ガスを材料評価装置７に導入する（ステップ３０７）。
例えば、混合器６からの流量４００ｍｌ／ｍｉｎ、濃度２６０μｇ／ｍ³のトルエンと空気の混合ガスを２つの経路に分け、２００ｍｌ／ｍｉｎずつ２つの材料評価装置７に導入する。２つの材料評価装置７にて同時に異なる評価が可能となり、評価効率が向上する。
【００３２】
材料評価装置７は、所定流量、所定濃度の揮発性有機化合物を導入し、評価対象の試験材１５（低放散材料や低減機能を有する材料等）の低減効果等を評価する（ステップ３０８）。
【００３３】
例えば、材料評価装置７（チャンバー）は、２００ｍｌ／ｍｉｎ、濃度１００μｇ／ｍ³のホルムアルデヒドと空気の混合ガスを導入し、試験材１５として吸着材を有する建材（例えば、ホルムアルデヒドキャッチャー剤含有インキで印刷した防水シートを接着した化粧板）を設置し、試験材１５の設置前後の空気を一定時間（例えば、２４時間）、捕捉管に吸着させ、その捕捉管よりホルムアルデヒド−ＤＮＰＨ誘導体を抽出し、抽出液を分析装置（高速液体クロマトグラフィー）にかけ、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の低減量を測定、評価する。尚。濃度１００μｇ／ｍ³のホルムアルデヒドは、行政の室内環境汚染問題への対策として、提示された室内濃度指針値であり、この指針値の濃度のホルムアルデヒドを供給し、評価することにより、行政のガイドラインである揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の指針値をクリアする性能を発現しているか否かの評価を可能とする。
【００３４】
以上説明したように、本発明の本実施の形態によれば、パーミエーター４の出口にスプリット装置５、混合器６を設置し、含水空気湿度調整装置３から空気をパーミエーター４に導入し、パーミエーター４により発生させた一定濃度の揮発性化合物と空気の混合ガスを、スプリット装置５によりスプリット比に応じて混合ガスの一部を排出しつつ、適宜流量の混合ガスを送出し、混合器６により希釈ガス（空気）と混合し、低濃度化した揮発性有機化合物と空気の混合ガスを、材料評価装置７に供給し、試験材１５を評価する。
【００３５】
これにより、揮発性有機化合物を低濃度で低流量で安定的に供給できる。また、低減性能のある材料の低減効果を評価する際も、一定濃度の揮発性有機化合物を含む空気が供給可能となる。更に、評価装置の回収率・シンク効果等の装置性能の評価が可能になる。
【００３６】
尚、本実施の形態では、パーミエーター４の出口にスプリット装置５を設置し、スプリット装置５によりスプリットした所定流量の混合ガスを、混合器６に導入し、希釈ガスと混合し、低濃度の揮発性有機化合物の混合ガスを送出したが、パーミエーター４の出口に混合器６を設置し、先に希釈ガスと混合した低濃度の揮発性有機化合物の混合ガスを、スプリット装置５に導入し所定流量にスプリットしてもよい。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るガス発生装置１の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、揮発性有機化合物を低濃度で低流量で安定的に供給するガス発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るガス発生装置１の概略構成を示す図
【図２】スプリット装置５の構成を示す図
【図３】ガス発生装置１の処理の流れを示すフローチャート
【図４】ガス発生装置１の処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１………ガス発生装置
２………恒温槽
３………含水空気湿度装置
４………パーミエーター
５………スプリット装置
６………混合器
７………材料評価装置
９………排出口
１５………試験材
２０………定圧制御弁
２１………電磁弁
２２………ニードルバルブ
２３………ポンプ

Claims

揮発性有機化合物ガスを発生するガス発生装置であって、
所定流量の希釈ガスを供給する供給手段と、
所定濃度の揮発性有機化合物ガスを発生させ、発生させた揮発性有機化合物ガスと、前記供給手段から導入した前記希釈ガスとを混合することにより混合ガスを送出する第１の混合手段と、
所定のスプリット比に応じて、前記混合ガスの一部を排出しつつ、適宜流量の混合ガスを送出するスプリット手段と、
を具備することを特徴とするガス発生装置。
前記混合ガスに、前記供給手段の所定流量の希釈ガスを混合し、揮発性有機化合物ガスの濃度を調整する第２の混合手段を、
更に、具備することを特徴とする請求項１記載のガス発生装置。
前記混合ガスを送入し、評価対象の材料を評価する評価手段を、
更に、具備することを特徴とする請求項１記載のガス発生装置。
前記供給手段は、
必要に応じて、所定の湿度に制御された希釈ガスを供給する湿度制御手段を具備することを特徴とする請求項１記載のガス発生装置。
前記希釈ガスは、空気、または不活性ガスであることを特徴とする請求項１記載のガス発生装置。