JP5429742B2 - ガスサンプリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、水質監視システム等に用いられるガスサンプリング装置に関するものであり、特に、劣悪な環境下にある下水道施設などに流入した可燃性液体などから発生するガスをサンプリングするガスサンプリング装置に関するものである。

従来より、下水道機能を確保するために、下水処理に有害な物質を自動検知する水質監視モニタの設置が広く行われている。例えば、タンクローリなどの大量の可燃性液体（ガソリンや灯油など）を搭載した車両の事故に伴って、それらの可燃性液体が道路から下水道へ流れ込んで下水処理場へ流入した場合は、当該下水処理場の処理機能が低下してしまう。そこで、このような不具合を回避するために、マンホールなどのアクセスポイントに水質監視モニタを設置し、可燃性液体が下水道施設に流入した場合には、可燃性液体の流入を検知して迅速且つ適正な対応がなされるような水質監視システムの構築が検討されている。具体的には、下水道に流入した可燃性液体（例えば、ガソリンや灯油など）から発生したガスをガスサンプリング装置によって常時サンプリングし、当該ガス中の可燃性ガス成分をガスセンサによって検知してモニタリングを行う。

また、関連技術として、ボイラの煙突から排出される排ガスの一部をサンプリングガスとして採取し、このサンプリングガスを高純度な状態でガス分析計へ供給するガスサンプリング装置の技術も開示されている（例えば、特許文献1参照）。この技術によれば、プローブ管によって煙突内から採取したサンプルガスから、フィルタによってダストを除去すると共にスクラバによって測定を妨害する干渉成分を除去し、さらに、排ガスによる凝縮液が下流側（測定器側）へ流れ込まないようにして、高純度なサンプルガスをガス分析計へ送り込むことができるので、煙突内の排ガスの測定を高精度に行うことが可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１１４４２６号公報

しかしながら、下水道に流れ込んだ可燃性液体は水面上に広がり、その可燃性液体から発生したガスの比重は一般に空気より大きいので、当該ガスは下水道の水面付近に滞留した状態となっている。従って、下水道の水面付近のガスをリアルタイムでサンプリングするためには、ガスサンプリング装置のガス採取部（ガスサンプル口）を下水道の水面付近に設置する必要がある。ところが、下水道の水位は雨量によって大きく（例えば、数ｍ程度）変動するので、ガス採取部を固定して設置すると、雨季などで下水道の水位が上昇したときには該ガス採取部が水没してしまって水面付近のガスをサンプリングすることができない。

また、晴天が続いたときなどで下水道の水面の水位が低下したときには、ガス採取部と下水道の水面との相対位置が大きく離れるため、ガス採取部から希薄なガスしかサンプリングすることができない。即ち、下水道の水位の変動によってガス採取部と下水道の水面との相対位置が変化してしまうため、ガスサンプリング装置は下水道の水面上のガスを適正にサンプリングすることができなくなる。その結果、ガス採集部を固定したシステムでは、下水道の水位の変動によって適正に水質監視を行うことができないことがある。

更に、下水道には大小且つ諸種の物体が流れているので、下水道の水位が上昇してガスサンプリング装置のガス採取部が水没したときには、ガス採取部及びサンプルガスの導入路となるガス採取チューブに髪の毛や紙切れなどの汚物（以下、『固形物』という）が絡まってしまい、ガスサンプリング装置が誤動作したり故障したりするおそれがある。あるいは、下水道に大きな物体（例えば、畳や木材など）が流れてきた場合には、水没したガス採取部及びガス採取チューブの一部が切れて流されてしまい、ガスサンプリング装置及びガスセンサの機能が喪失してしまうこともある。

すなわち、ガスサンプリング装置のガス採取部を下水道の所定位置に固定した場合には、劣悪な環境下にある下水道施設においてガスサンプリング装置としての耐久性を維持することができない。言い換えると、下水道の水面付近のガスを迅速且つリアルタイムで検出するためにはガス採取部を水面近傍の位置に設置しなければならないが、ガス採取部が所定の水面近傍に固定的に設置されていると下水道の水位の変動によってガス採取部に様々な障害が発生するというトレイドオフの関係を解決することができない。尚、光学式あるいは超音波式の水位センサにより水面位置を計測し下水の水位の変動に連動してガス採取部の位置を可動式にする方法も検討されているが、水位センサとガス採取チューブの巻取機構を連動させなければならないために、構造上の観点からガスサンプリング装置が高価なものになってしまう。

また、前記特許文献１で開示された技術は、ボイラの煙突から排出される排ガスの一部をサンプリングするものであるので、プローブ管（ガス採取部）は煙突内の何れの位置にあってもよい。言い換えると、プローブ管は煙突内で固定して設置すればよいことになる。従って、下水道のように水位の変動に応じてガス採取部の位置を常に水面近傍に移動させる技術に応用することはできない。

そこで、下水道の水位の変動に応じて、ガスをサンプリングするガス採取部を常に水面近傍に移動させることができるガスサンプリング装置を簡単な機構で構成するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、水面上に滞留するガスをサンプリングするガスサンプリング装置であって、
下部に錘を懸架し、上下部に延びる支柱と、
前記支柱を中心から突出させ、
前記錘の重力と水の浮力とのバランスで水面に浮かぶフロートと、
前記支柱の上部に設置し、
前記水面上に滞留するガスを採取するガス採取部と、
前記支柱を介在させて前記フロートと前記ガス採取部とを懸架するワイヤと、
前記水面の水位の変動に対応して前記ワイヤの巻取り／巻戻しを行い、前記錘の重力に抗して該ワイヤにテンションを加えるワイヤ巻取装置と、
前記ガス採取部で採取されたサンプリングガスを外部へ導くガス採取チューブと、
前記水面の水位の変動に対応して前記ガス採取チューブの巻取り／巻戻しを行い、該ガス採取チューブにテンションを加えるチューブ巻取機構と
から成ることを特徴とするガスサンプリング装置を提供する。

この構成によれば、ワイヤで吊り下げられたフロートの上部近傍（例えば、フロートの上部から２０ｃｍの位置）に、水面上に滞留したガスをサンプリングするガス採取部を設け、該サンプリングガスをガス採取チューブによって外部へ導き出している。このとき、フロートを吊り下げるワイヤは、フロートに懸架された錘の重力とワイヤを巻き取るワイヤ巻取装置の巻取り力とのバランスによって適正なテンションが加えられている。また、ガス採取チューブもチューブ巻取機構によって適正なテンションが加えられる。これによって、ガスサンプリング装置は、下水道の水位の変動に関わらず常に水面近傍のガスをサンプリングすることができる。しかも、ワイヤ及びガス採取チューブは水位の変動に関わらず弛みが生じないので、下水道を流れる前記固形物がワイヤやガス採取チューブに絡むおそれもなくなるので、長期間に亘ってガスサンプリング装置の耐久性を維持することができる。

請求項２記載の発明は、水面上に滞留するガスをサンプリングするガスサンプリング装置であって、
下部に錘を懸架し、上下に延びる支柱と、
前記支柱を中心から突出させ、前記錘の重力と水の浮力とのバランスで水面に浮かぶフロートと、
前記支柱の上部に設置し、
前記水面上に滞留するガスを採取するガス採取部と、
前記支柱を介在させて前記フロートと前記ガス採取部とを懸架するワイヤと、
前記水面の水位の変動に対応して前記ワイヤの巻取り／巻戻しを行い、前記錘の重力に抗して該ワイヤにテンションを加えるワイヤ巻取装置と、
少なくとも一部がスパイラル状に形成され、前記ガス採取部で採取されたサンプリングガスを外部へ導くガス採取チューブと
からなることを特徴とするガスサンプリング装置を提供する。

この構成によれば、ワイヤで吊り下げられたフロートの上部近傍に、水面上に滞留したガスをサンプリングするガス採取部を設け、該サンプリングガスをガス採取チューブによって外部へ導き出している。このとき、フロートを吊り下げるワイヤは、フロートに懸架された錘の重力とワイヤを巻き取るワイヤ巻取装置の巻取り力とのバランスによって適正なテンションが加えられている。また、ガス採取チューブは一部がスパイラル状に形成されているので、該ガス採取チューブにも所望のテンションが加えられている。これによって、ガスサンプリング装置は、下水道の水位の変動に関わらず常に水面近傍のガスをサンプリングすることができる。しかも、ワイヤ及びガス採取チューブは水位の変動に関わらず弛みが生じないので、下水道を流れる前記固形物がワイヤやガス採取チューブに絡むおそれもなくなるので、長期間に亘ってガスサンプリング装置の耐久性を維持することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、上記錘は上記フロートの下部に懸架され、該錘と該フロートとは分離可能に構成されていることを特徴とするガスサンプリング装置を提供する。

この構成によれば、フロートの下部に錘が着脱可能に懸架されているので、ワイヤ巻取装置によるワイヤのテンションとフロートの浮き具合が水位変動の幅や水の流速等を勘案して最適な状態になるように、適正な錘の交換又は追加を行うことができる。例えば、軽量の錘を複数用意しておき、ワイヤのテンションとフロートの浮き具合が最適な状態になるように、フロートに懸架する錘の個数を変えることができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、上記錘は上部がテーパ状に形成されていることを特徴とするガスサンプリング装置を提供することができる。

この構成によれば、錘の上部にテーパ部を形成して角をなくすことにより、下水道に流れる前記固形物が錘に付着するのを防止することができる。これによって、固形物による水の抵抗の増加を低減するとこが出来、下水道の流速によって錘が流されることがなくなるので、錘及びフロートを常に重力に対して垂直状態に維持することができる。

請求項５記載の発明は、上記ガス採取部は、逆漏斗状に形成され、下部開口部からガスを採取できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のガスサンプリング装置を提供する。

この構成によれは、逆漏斗状に形成されたガス採取部は、下部開口部からガスをサンプリングすることができるように構成されている。これにより、ガス採取部のガスをサンプリングする部分が下水の汚水飛沫を受けても、ガス採取部に近い位置のガス採取チューブが汚水飛沫によって目詰まりを起こすおそれはなくなる。

請求項６記載の発明は、上記ガス採取チューブは上記ガス採取部の逆漏斗状に形成された側部の任意の位置から導き出され、該ガス採取部は上記支柱に対して回転自在に構成されていることを特徴とする請求項５記載のガスサンプリング装置を提供する。

この構成によれば、ガス採取部は、ワイヤに吊り下げられた支柱に対して自在に回転できるように構成されている。これにより、下水の流速によってフロートに回転動作などが発生しても、ガス採取チューブがワイヤに絡むおそれはなくなる。従って、ガス採取チューブが部分的に閉塞することはない。

請求項７記載の発明は、上記フロートは、上記錘の姿勢を自動的に重力方向へ変化させるジョイント継手を介して該錘を懸架していることを特徴とする請求項３又は４記載のガスサンプリング装置を提供する。

この構成によれば、フロートと錘は接続姿勢を可変できるジョイント継手によって接続されているので、下水の流速によってフロートが流されても、フロートと錘を接続する自在継手の作用によって、フロートと錘を重力の方向へ垂直状態に維持することができる。

請求項１記載の発明は、フロートの上部近傍にガス採取部を設け、ガス採取部がサンプリングしたガスをガス採取チューブによって外部へ導き出しているので、下水道の水位の変動に関わらず常に水面の近傍のガスをサンプリングすることができる。また、フロートを吊り下げるワイヤは、錘の重力とワイヤ巻取装置の巻取り力とのバランスによって適正なテンションが加えられ、ガス採取チューブはチューブ巻取機構によって適正なテンションが加えられているので、下水道の水位の変動に関わらずワイヤ及びガス採取チューブは弛むおそれはない。従って、下水道を流れる固形物がワイヤやガス採取チューブに絡むおそれもなくなるので、長期間に亘ってガスサンプリング装置の耐久性を維持することができる。

請求項２記載の発明は、フロートの上部近傍にガス採取部を設け、該ガス採取部がサンプリングしたガスをガス採取チューブによって外部へ導き出しているので、下水道の水位の変動に関わらず常に水面近傍のガスをサンプリングすることができる。また、フロートを吊り下げるワイヤは、錘の重力とワイヤ巻取装置の巻取り力とのバランスによって適正なテンションが加えられ、且つ、上記ガス採取チューブはスパイラル部によって適正なテンションが加えられているので、下水道の水位の変動に関わらずワイヤ及びガス採取チューブは弛むおそれはない。従って、下水道を流れる固形物が前記ワイヤや前記ガス採取チューブに絡むおそれもなくなり、斯くして、長期間に亘ってガスサンプリング装置の耐久性を維持することが可能となる。

請求項３記載の発明は、フロートの下部に着脱可能なように錘が懸架されているので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、錘の重さを適宜に変更して、ワイヤのテンションとフロートの浮き具合を水位変動の幅や水の流速等を勘案して最適な状態にすることができる。

請求項４記載の発明は、錘の上部にテーパ部が形成されて角部が除去されているので、請求項３記載の発明の効果に加えて、下水道に流れる前記固形物が錘に付着するのを防止することができる。これにより、下水道の流速によって錘が流されることがなくなるので、錘及びフロートを常に重力に対して垂直状態に維持することができる。

請求項５記載の発明は、ガス採取部は逆漏斗状の形状になっているので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、ガス採取部のガスをサンプリングする部分が下水の汚水飛沫を受けても、ガス採取部の近傍位置に存在するガス採取チューブが汚水飛沫によって目詰まりを起こすおそれはなくなる。

請求項６記載の発明は、ガス採取部がワイヤに吊り下げられた支柱に対して回転自在に構成されているので、請求項６記載の発明の効果に加えて、下水の流速によってフロートに回転動作などが発生しても、ガス採取チューブがワイヤに絡むおそれはなくなり、ガス採取チューブが閉塞することはなくなる。

請求項７記載の発明は、フロートと錘は自在継手によって接続されているので、請求項３又は４記載の発明の効果に加えて、下水の流速によってフロートが流されても、自在継手の動作によってフロートと錘を重力の方向へ垂直状態に維持することが可能となり、斯くして、フロートと錘は常に適正な姿勢を保持することができる。

本発明の実施例１に係るガスサンプリング装置を示す解説縦断面図。 図１に示すガス採取部５の近傍の拡大図。 図１に示す錘１の変形例を示す図。 実施例１に係るガスサンプリング装置において、水位が変動してもワイヤ８及びガス採取チューブ６が直線状態を維持している状態を示す解説図。 実施例１に係るガスサンプリング装置において、下水の流速によってフロート２が流されてもワイヤ８及びガス採取チューブ６が水面に触れない状態を示す解説図。 本発明のガスサンプリング装置に用いられるフロートの一例を示す図。 本発明のガスサンプリング装置に用いられるフロートの他の例を示す図。 ガス採取部が回転型で構成されたガスサンプリング装置の第１の構成例を示す図。 ガス採取部が固定型で構成されたガスサンプリング装置の第２の構成例を示す図。 ガス採取部が回転型であって錘とフロートが一体型で構成されたガスサンプリング装置の第３の構成例を示す図。 本発明の実施例２に係るガスサンプリング装置の概念的な構成図。

本発明は、下水道の水位の変動に応じて、ガスをサンプリングするガス採集部を常に水面近傍に移動させることができるガスサンプリング装置を簡易な機構で構成するという目的を達成するために、水面上に滞留するガスをサンプリングするガスサンプリング装置であって、下部に錘を懸架し、上下部に延びる支柱と、前記支柱を中心から突出させ、前記錘の重力と水の浮力とのバランスで水面に浮かぶフロートと、前記支柱の上部に設置し、前記水面上に滞留するガスを採取するガス採取部と、前記支柱を介在させて前記フロートと前記ガス採取部とを懸架するワイヤと、前記水面の水位の変動に対応して前記ワイヤの巻取り／巻戻しを行い、前記錘の重力に抗して該ワイヤにテンションを加えるワイヤ巻取装置と、前記ガス採取部で採取されたサンプリングガスを外部へ導くガス採取チューブと、前記水面の水位の変動に対応して前記ガス採取チューブの巻取り／巻戻しを行い、該ガス採取チューブにテンションを加えるチューブ巻取機構とから成るように構成したことによって実現した。

以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図１１に従って詳細に説明する。尚、以下に説明する各実施例に用いる図面については同一の構成要素は原則として同一の符合を付し、且つ重複する説明は省略する。

本発明の実施例１に係るガスサンプリング装置は、釣りなどに用いられる『浮き』の原理を応用して、その浮き（フロート）の上部近傍にガスをサンプリングするためのガス採取部を設置する。そして、該浮きを引っ張る釣り糸とリールに相当する巻取部分をＳＵＳ又はナイロン（登録商標）のワイヤとワイヤ巻取機構で構成する。一方、ガス採取部から下流のガス計測器側へ、ガス採取チューブを延在させてガスの導入路とし、該ガス採取チューブをチューブ巻取機構で巻き取るように構成する。

このようにして、チューブ巻取機構を介在させて、ガス採取チューブをガス採取部からガス計測器へ導いて下水道の水面上のガスを採取し、ガス計測器によって下水道の水面上のガス濃度を計測している。尚、本実施例は、下水道の水面上のガスを採取する機構の構成のみに限定し、当該ガスの濃度を計測（又はモニタリング）する構成については本実施例の適用範囲外とする。

ガスサンプリング装置を上記のように構成することにより、下水道の水位の変動に関わらず、フロートの上部のガス採取部は常に下水道の水面の上部近傍の位置に配置されるので、ガスサンプリング装置は、ガス採取部から常に下水道の水面付近のガスを確実に採取することができる。しかも、フロートを引っ張るワイヤはワイヤ巻取機構で適正なテンションがかかり、且つ、ガス採取部からサンプリングガスをガス計測器へ導くガス採取チューブもチューブ巻取機構で適正なテンションがかかるので、ワイヤ及びガス採取チューブは下水道の水位が上昇しても水没するおそれはなくなる。これによって、下水道を流れる固形物がワイヤやガス採取チューブに絡まったり破損したりするおそれもなくなる。

図１は、下水道のマンホール内に設置されたガスサンプリング装置を示す。同図において、ガスサンプリング装置のアクセスポイントとなるマンホールＭの内部において、錘１を吊り下げたフロート２が下水道Ｇの水面Ｇａに浮上しており、該フロート２の他端からストッパ３を介して支柱４が突出している。そして、該フロート２の上端部のストッパ３から１５〜３０ｃｍ上部の支柱４の位置に、ガスサンプリング口となるガス採取部５が設置されている。そして、該ガス採取部５の上部付近からサンプリングガスの導入路となるガス採取チューブ６が延在している。

尚、同図において、フロート２の上部から突出した支柱４はガス採取部５の中央部を貫通して、その上部にフック７が形成されている。該フック７はＳＵＳ又はナイロン（登録商標）のワイヤ８によって懸架されている。そして、マンホールＭ上に設置された架台９に懸架されたワイヤ巻取機構１０が、前記ワイヤ８の他端を巻き取るようにして該ワイヤ８に適正なテンションを加えている。

すなわち、下水道Ｇの水面（水位）Ｇａの上昇によって該ワイヤ８が弛んだり、水面Ｇａの低下によって該ワイヤ８に過剰なテンションがかからないように、ワイヤ巻取機構１０が自動的にワイヤ８の巻取り調整を行って該ワイヤ８に適正なテンションを加えている。尚、ワイヤ巻取機構１０が水面Ｇａに浮上しているフロート２やガス採取部５を巻き取らない程度にワイヤ８に適当なテンションが加わるように、フロート２に懸架された錘１の重さを適宜調整する必要がある。すなわち、錘１の重さとワイヤ巻取機構１０の巻取り力とのバランスによって、下水道Ｇの水面Ｇａが変動してもワイヤ８には常に適正なテンションがかかるようになっている。

また、ガス採取部５から延在したガス採取チューブ６は、マンホールＭ上に設置された架台９に懸架されたチューブ巻取機構１１によって巻き取られるようにして適正なテンションが加えられている。すなわち、下水道Ｇの水面Ｇａが変動してフロート２の位置が変化したときに、ワイヤ８と共にガス採取チューブ６が弛まないように、チューブ巻取機構１１はガス採取チューブ６に適正なテンションを加えている。そして、チューブ巻取機構１１から延在したガス採取チューブ６は、ガス計測器１２へ導かれている。

このような構成のガスサンプリング装置により、下水道Ｇの水面Ｇａが変動しても、フロート２の上部近傍に設置したガス採取部５によって水面Ｇａ近傍のガスを常時サンプリングすることができる。そして、ガス採取部５によってサンプリングされたガスはガス採取チューブ６を経由してガス計測器１２に導かれ、サンプリングされたガスの濃度はガスセンサによって計測することができる。

また、図１に示すように、フロート２と錘１は、接続姿勢を自在に変えることができる自在継手１３によって接続されている。従って、下水の流速によってフロート２が図の破線の方向へ流されても、フロート２と錘１を接続する自在継手１３の作用よって、フロート２と錘１を重力の方向へ垂直状態にするバランス作用が働くので、フロート２と錘１は実線で示したように適切な姿勢を維持することができる。言い換えると、下水の流速によってフロート２が垂直状態からずれても、錘１の姿勢を自在に変化させることができる自在継手１３の作用によって、フロート２をワイヤ８と垂直状態に維持することができる。

以上を要約すると、錘１を懸架したフロート２の上部近傍にはガス採取部５が設置され、フロート２とガス採取部５は支柱４の上部のフック５を介してワイヤ８によって吊り下げられている。また、ワイヤ８は、錘１の重力とワイヤ巻取機構９の巻取り力とがバランスして適正なテンションが加えられている。更に、ガス採取部５からガス採取チューブ６が導き出され、ガス採取チューブ６はチューブ巻取機構１１によって適正なテンションが加えられている。一方、ガス採取チューブ６を通過したガスはガス計測器１２へ送出されて水面Ｇａ上のガスの濃度が計測される。このような構成により、下水道Ｇの水面Ｇａが変動しても、ガス採取部５は常に水面Ｇａの表面のガスを採取する。また、ワイヤ８とガス採取チューブ６は水面Ｇａに弛むおそれはないので、下水道Ｇを流れる汚物がワイヤ８やガス採取チューブ６に絡まるおそれはない。このようにして、下水道の水位の変動に応じて、ガスをサンプリングするガス採取部を常に水面近傍に移動させることが可能なガスサンプリング装置を簡略な機構で実現することができる。

図２は、図１に示すガス採取部５の近傍の拡大図である。すなわち、図２に示すように、ワイヤ（図示せず）に吊り下げられた支柱４に対してガス採取部５は自在に回転できるように構成されている。これにより、下水の流速によって生じるフロート２の回転動作や、下水道Ｇの空洞部分を流れる風速などによって、ガス採取チューブ６がワイヤ（図示せず）に絡まないようにしている。図１を参照しながら言い換えると、ガス採取チューブ６がワイヤ８に絡むと該ガス採取チューブ６が部分的に閉塞してしまい、サンプリングガスをガス計測器１２へ導入することができなくなるので、支柱４に対してガス採取部５を回転自在に構成して、ガス採取チューブ６がワイヤ８に絡まないようにすることは極めて重要な構成要件である。

図３は、図１に示す錘１の変形例を示す図である。すなわち、図３に示すように、錘１−１の上部にテーパ部１４を形成して角をなくすことにより、下水道Ｇに流れる前記固形物が錘１−１に付着するのを防止することができる。これによって、下水道Ｇの流速によって錘１−１が流されることがなくなるので、錘１−１及びフロート２（図１参照）を常に重力に対して垂直状態に維持することができる。

図４は、実施例１に係るガスサンプリング装置において、水位が変動してもワイヤ８及びガス採取チューブ６が直線状態を維持している状態を示す解説図である。同図に示すように、降雨等によって下水道の水位が水面Ｇａ１から水面Ｇａ２に大きく上昇すると、フロート２は水面Ｇａ２の位置まで浮上するが、ワイヤ巻取機構（図示せず）の引っ張り力と錘１の重力とのバランスにより、ワイヤ８は、図の破線のように弛むことなく、適切なテンションで直線状態となる。また、チューブ巻取機構（図示せず）の引っ張り力によりガス採取チューブ６も適正なテンションで直線状態となる。これにより、下水に流れる固形物がワイヤ８やガス採取チューブ６に絡むおそれはなくなる。

図５は、実施例１に係るガスサンプリング装置において、下水の流速によってフロート２が流されてもワイヤ８及びガス採取チューブ６が水面Ｇａに触れない状態を示す解説図である。同図に示すように、下水の流速によってフロート２が流されたとき、該フロート２に懸架された錘１は、重力に垂直な方向ヘの力が作用して図の矢印の方向への回復力Ｆが生じる。一方、ワイヤ８はワイヤ巻取機構（図示せず）による引っ張り力ｆ１によって所望のテンションが加わる。これにより、ワイヤ８には図の破線の弛み状態から図の矢印方向への引っ張り力ｆ２が働くので、ワイヤ８は、図の破線のように水面Ｇａに接触することなく、傾斜した状態を保持したままワイヤ巻取機構（図示せず）とフロート２との間で適正なテンションで直線状態を維持する。また、ガス採取チューブ６についても、水面Ｇａに触れることなく、傾斜状態を保持したままチューブ巻取機構（図示せず）とフロート２との間で適正なテンションで直線状態を維持する。これにより、下水に流れる前記固形物がワイヤ８やガス採取チューブ６に絡むおそれはなくなる。

次に、フロートのバリエーションについて説明する。図６は、本発明のガスサンプリング装置に用いられるフロートの一例を示す図である。また、図７は、本発明のガスサンプリング装置に用いられるフロートの他の例を示す図である。フロートは、図１に示すように下部に錘１を懸架した分離型のものが一般的に用いられるが、それ以外にも、例えば、図６に示すように、浮き部分と錘部分が一体化された一体型のものを用いてもよい。

図６に示すように、フロート２０は、塩ビ等のプラスチック製の底付き円筒管２１の内部に砂等の粒状物体２２を所定量だけ充填し、底付き円筒管２１の上部に所定容積の空洞２３を設けた状態で、塩ビ等のプラスチック製の蓋２４をネジ止めによって被着している。このとき、砂等の粒状物体２２の充填量によって錘部分の重さを調節する。これによって、フロート２０は、空洞２３が浮きとして動作し粒状物体２２が錘として動作するので、浮き部分と錘部分が一体化されたシンプルなフロート２０として用いることができる。但し、このような一体型のフロート２０は、構造が簡単で安価であるが、水面Ｇａより沈む部分（下水道の水中部分）が長くなるので、下水道を流れる固形物がフロート２０に絡みやすい。

また、図７に示すように浮き部分と錘部分とが分離された分離型のタイプは、図１で示した分離型のタイプと類似であるが、図７では、フロート２の下部の自在継手１３に複数の錘１ａ，１ｂが懸架されている。すなわち、軽量の錘１ａ，１ｂを複数用意しておき、必要に応じて懸架する錘の数量を変えて重さの調節を行うことができる。尚、錘１ａ，１ｂを同じ重さにしてもよいが、錘１ａと錘１ｂとの重さを変えてもよい。

すなわち、下水道の水位の変動幅、流速、及び汚れ具合などを考慮し、設置場所の状況に応じて、図６のような浮き部分と錘部分の一体型、又は図７のような浮き部分と錘部分の分離型を選択し、それぞれのタイプに応じて砂などの粒状物体２２の充填量や錘１ａ，１ｂの数量を調節して使用することが望ましい。

次に、実施例１におけるガスサンプリング装置のフロート及びガス採取部の周辺の具体的な構成例の幾つかについて説明する。図８は、ガス採取部が回転型で構成されたガスサンプリング装置の第１の構成例を示す図である。また、図９は、ガス採取部が固定型で構成されたガスサンプリング装置の第２の構成例を示す図である。更に、図１０は、ガス採取部が回転型であって錘とフロートが一体型で構成されたガスサンプリング装置の第３の構成例を示す図である。

図８に示すフロート２及びガス採取部５の周辺の構成は、図１に示した同部分の周辺の構成と基本的に同じであるので重複する説明は省略する。同図に示すように、ガス採取部５は支柱４に対して回転自在に構成されている。また、ガス採取部５の漏斗状の側部から導き出されたガス採取チューブ６は筒状のチューブ保護材１５によって覆われている。

図９に示すフロート２及びガス採取部５の周辺の構成は、図１に示した同部分の周辺の構成と基本的には同じであるが、ガス採取チューブ６は、漏斗状のガス採取部５の頂点部分（支柱４が突出する部分に沿った部分）から導き出され、筒状のチューブ保護材１５によって覆われて支柱４に沿って取り出されている。このとき、ガス採取部５は支柱４に固定されて、ガス採取部５は非回転型に形成されている。

図１０は、図６に示した浮き部分と錘部分とを一体化した一体型のフロートとその周辺部分の具体的な構成例を示している。すなわち、同図に示すように、空洞のフロート３１の底部に例えばステンレス鋼のキャップで形成された錘材３２を被せる。これによって、原理的には図６で示したような浮き部分と錘部分との一体型のフロート３１を実現することができる。尚、ガス採取チューブ６の取り出し方法については図８の構成と同じであるので、その作用・効果についての説明は省略する。

以上述べたように、本実施例のガスサンプリング装置によれば、下水道Ｇの水位の変動が大きい水面Ｇａの近傍において、水位の変動に関わらず、常時、適正にガスのサンプリングを行うことができる。このとき、下水道Ｇには大小様々な浮遊物が流れているので、ガス採取部の位置が固定されていると、水面Ｇａの水位変動によって浮遊物がガス採取部に絡まったり、ガス採取部が水面Ｇａから離れすぎたりしてしまうため、長期に亘ってガスサンプリング装置の機能を維持することができない。ところが、図１に示した本実施例のガスサンプリング装置のように、水面Ｇａの水位変動に対応して、フロート２の浮力によってガス採取部５が常に水面Ｇａ上の所定位置になるようにすれば、水面Ｇａの水位変動に関わらず、長期に亘ってガスサンプリング装置の機能を維持することができる。

また、本実施例のガスサンプリング装置によれば、ワイヤ巻取機構１０及びチューブ巻取機構１１によって、水面Ｇａの水位変動に関わらずワイヤ８及びガス採取チューブ６に適正なテンションが加わるので、該ワイヤ８及び該ガス採取チューブ６を常に直線状態に維持することができる。従って、該ワイヤ８や該ガス採取チューブ６が弛んで下水道Ｇを流れる固形物が絡まるおそれもなくなる。

本発明の実施例２に係るガスサンプリング装置は、ガス採取チューブ６にテンションを加えるためのチューブ巻取機構を削除し、ガス採取チューブ６の一部又は全てをスパイラルチューブにしたことを特徴としている。これによって、下水道の水位が変動したときにスパイラルチューブが伸縮するので、水位の上昇時にガス採取チューブ６が弛むことはなくなるので、ガス採取チューブ６の一部が水没して下水道を流れる固形物が該ガス採取チューブ６に絡むおそれはなくなる。

図１１は、本発明の実施例２に係るガスサンプリング装置を示す。同図の構成が図１に示す構成と異なる点は、ガス採取チューブ６の一部にスパイラル部６ａを設けてチューブ巻取機構を取り除いた点、及びフロート２０が浮き部分と錘部分の一体型になっている点のみである。尚、フロート２０の構成が一体型であっても、図１に示すようにフロート２と錘１の分離型であっても本実施例の作用効果には関係ないので、その部分の説明は省略し、実施例２が実施例１と本質的に異なる部分についてのみ説明する。

図１１において、下水道Ｇの水面Ｇａの水位は、例えば雨天時と晴天時とで４ｍ程度変動することがある。そこで、マンホールＭのアクセスポイントに設置したガスサンプリング装置は、水位が最も低下したとき、１４ｍ程度ワイヤ８を垂らした位置でガス採取部５を経由して水面Ｇａにフロート２０を落とし込む。そして、ワイヤ８の他端はワイヤ巻取機構１０によって巻き取るようにしてワイヤ８に適正なテンションを加える。

一方、ガス計測器１２からマンホールＭ内を垂下したガス採取チューブ６は、１０ｍの位置まで直線で垂れ下がり、その下４ｍ程度はスパイラル部６ａが形成されたガス採取チューブ６でガス採取部５へ直結する。

このような構成にすることにより、水面Ｇａの水位が低下したときはガス採取チューブ６のスパイラル部６ａが伸び、水位が上昇したときはガス採取チューブ６のスパイラル部６ａが縮む。これによって水面Ｇａの水位が変動してもガス採取チューブ６に無理なテンションが加わることはなくなり、且つ水位の上昇時にガス採取チューブ６が水面に触れることもなくなるので、下水道Ｇを流れる固形物がガス採取チューブ６に絡むおそれもなくなる。

また、実施例２のガスサンプリング装置のように、ガス採取チューブ６の一部にスパイラル部６ａを設けることによってチューブ巻取機構が不要となるので、実施例１に比べてガスサンプリング装置を安価に構成することができる。

なお、ここでは、ガスサンプリング装置について２つの実施例について説明したが、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明のガスサンプリング装置は、下水道に限らず、河川や海や上水道などあらゆる水面に滞留したガスをサンプリングするガスサンプリング装置として適用可能である。

１、１−１、１ａ、１ｂ 錘
２、２０、３１ フロート
３ ストッパ
４ 支柱
５ ガス採取部
５ａ 開口部
６ ガス採取チューブ
７ フック
８ ワイヤ
９ 架台
１０ ワイヤ巻取機構
１１ チューブ巻取機構
１２ ガス計測器
１３ ジョイント継手
１４ テーパ部
１５ チューブ保護材
２１ 底付き円筒管
２２ 粒状物体
２３ 空洞
３２ 錘材
Ｍ マンホール
Ｇ 下水道
Ｇａ、Ｇａ１、Ｇａ２ 水面

Claims (7)

1. 水面上に滞留するガスをサンプリングするガスサンプリング装置であって、
   下部に錘を懸架し、上下部に延びる支柱と、
   前記支柱を中心から突出させ、前記錘の重力と水の浮力とのバランスで水面に浮かぶフロートと、
   前記支柱の上部に設置し、前記水面上に滞留するガスを採取するガス採取部と、
   前記支柱を介在させて前記フロートと前記ガス採取部とを懸架するワイヤと、
   前記水面の水位の変動に対応して前記ワイヤの巻取り／巻戻しを行い、前記錘の重力に抗して該ワイヤにテンションを加えるワイヤ巻取装置と、
   前記ガス採取部で採取されたサンプリングガスを外部へ導くガス採取チューブと、
   前記水面の水位の変動に対応して前記ガス採取チューブの巻取り／巻戻しを行い、該ガス採取チューブにテンションを加えるチューブ巻取機構と
   から成ることを特徴とするガスサンプリング装置。
2. 水面上に滞留するガスをサンプリングするガスサンプリング装置であって、
   下部に錘を懸架し、上下に延びる支柱と、
   前記支柱を中心から突出させ、前記錘の重力と水の浮力とのバランスで水面に浮かぶフロートと、
   前記支柱の上部に設置し、前記水面上に滞留するガスを採取するガス採取部と、
   前記支柱を介在させて前記フロートと前記ガス採取部とを懸架するワイヤと、
   前記水面の水位の変動に対応して前記ワイヤの巻取り／巻戻しを行い、前記錘の重力に抗して該ワイヤにテンションを加えるワイヤ巻取装置と、
   少なくとも一部がスパイラル状に形成され、前記ガス採取部で採取されたサンプリングガスを外部へ導くガス採取チューブと
   からなることを特徴とするガスサンプリング装置。
3. 上記錘は上記フロートの下部に懸架され、該錘と該フロートとは分離可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のガスサンプリング装置。
4. 上記錘は上部がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項３記載のガスサンプリング装置。
5. 上記ガス採取部は、逆漏斗状に形成され、下部開口部からガスを採取できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のガスサンプリング装置。
6. 上記ガス採取チューブは上記ガス採取部の逆漏斗状に形成された側部の任意の位置から導き出され、該ガス採取部は上記支柱に対して回転自在に構成されていることを特徴とする請求項５記載のガスサンプリング装置。
7. 上記フロートは、上記錘の姿勢を自動的に重力方向へ変化させるジョイント継手を介して該錘を懸架していることを特徴とする請求項３又は４記載のガスサンプリング装置。

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