JPH03176635A - ガスサンプル抽出法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は実質的にガスのサンプルを通すガス導管からサ
ンプルガスを取り出すガスサンプル抽出方法及びその装
置に関し・、サンプルガスが希釈ガスにより希釈されガ
ス導管に接続されるプローブを介して導出され得る。

（従来の技術） 一般に産業廃棄ガスのようなガスからサンプルを抽出し
てガスに含まれる汚染粒子の濃度が決定されている。こ
のとき全体の供給量及びサンプルの希釈率が判明してい
る場合、サンプル内の汚染濃度を分析することにより、
ガス内の汚染放出量が計算可能になる。これは例えば環
境管理においては一般的な方法であり、現在ではより重
要になってきている。

サンプリングの際、例えばサンプルガスの凝縮の防止、
所定の測定可能範囲の分析装置に適したサンプルガスを
得るため、導入したサンプルガスを希釈することが望ま
しい。

サンプルガスと希釈ガスとの混合はサンプルガス導管の
外部とプローブ内の両方で行われる。混合をサンプルガ
ス導管の外部で行う場合ガス管を加熱する必要があるこ
とが多い。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のような場合主に凝縮、校正、吸着現象、ａ整等の
問題を引き起こすことが多い。

特に希釈をガス導管の外側で行うとき、サンプルガス流
からサンプリングした物質がサンプリング装置のサンプ
リングしたガス導管の外側の部分で凝縮することが多い
。このような凝縮を避けるためこの部分を加熱する必要
があるが、実際上は実行性、管理性あるいは加熱制御上
の観点から困難である。

一方希釈をプローブ内で行うシステムの校正は、校正中
条件がサンプリングを行うガス導管内の条件と実質的に
異なることが多く、問題を生じ勝ちである。このような
条件は例えば温度あるいは圧力によって大きく変動する
。

固定部材に成分の吸着あるいは除骨が生じるとサンプル
内の目的成分の正しい濃度を上まわったり下まわったり
し、吸着現象によってサンプリング動作が乱される問題
がある。このような影響（メモリ効果とも呼ばれる）は
、特に濃度の低い成分がサンプリング対象である場合に
問題になる。

これは例えば極めて低濃度の微量の物質が香りに左右す
る混合物により香りが左右されるような香り濃度の測定
の場合、大きな問題となる。吸着あるいは除者現象は測
定／制御装置がサンプル流内に配置され、大きな接触面
積を有し流線の長い場合に生じ易く問題である。

更に従来のガスサンプル抽出装置の欠点は、静的または
バッチサンプリングには適さず、サンプリング流がサン
プリングバッグのような定量容器内に導入されることに
ある。不連続的に使用する場合、始動時に乱され最終的
に要求される希釈率の決定に悪影響を与える。

加えて従来のガスサンプル抽出装置においては、調整が
複雑でオペレータがサンプリング中に複雑な調整を行う
環境を整えることも困難であるので、動作を決定するパ
ラメータの調整時に問題となる。

従って本発明の主目的は従来の欠点を除去する方法及び
装置を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明によれば、この目的は、実質的にガスのサンプル
を通すガス導管からサンプルガスをガス導管内に押入さ
れたプローブ内に導入する工程と、供給管からプローブ
内のサンプルガスに希釈ガスを供給する工程と、希釈ガ
スと共にサンプルガスをプローブから導出する工程と、
プローブに供給される希釈ガスの供給量を供給管内で調
整し希釈ガスと共にプローブから導出されるサンプルガ
スの供給量を放出管内で調整する工程と、希釈ガスの供
給量とサンプルガスの供給量とに基づいてサンプルガス
の供給量を計算する工程と、希釈ガスにより希釈された
サンプルガスを回収しプローブと放出管内の調整位置と
の間で分析する工程とを包有してなるガス導管からガス
サンプルを抽出するガスサンプル抽出法を提供すること
により達成される。

更に本発明によれば、ガス導管内に押入されガス導管か
らサンプルガスを取り出すプローブと、プローブに接続
され既知の希釈ガスをプローブに供給する供給管と、供
給管内に設けられプローブに供給される希釈ガスの供給
量を測定し制御する調整装置と、プローブに接続されプ
ローブからサンプルガス及び希釈ガスを導出可能な放出
管と、放出管内に設けられプローブから導出されたサン
プルガス及び希釈ガスの供給量を測定し制御する調整装
置と、調整装置に接続され、サンプルガス及び希釈ガス
の供給量に基づいてプローブから導出されたサンプルガ
スの供給量を計算する計算装置と、プローブと調整装置
との間の放出管に接続され希釈されたサンプルガスを回
収し分析する回収装置とを備える、上記ガスサンプル抽
出法を用いてガス導管から実質的にガスのサンプルを抽
出するガスサンプル抽出装置が提供される。

（作用） 上述のような本発明によれば、所定の汚染物質を含んだ
サンプルガスを正確に回収し好適に分析可能である。先
ず希釈が既にプローブ内、好ましくはガス導管内で行わ
れ得、サンプルガス流の凝に６　成分がサンプルが暖か
く湿度の高い廃棄ガス流から抽出され得、加熱装置を必
要としない程度に下げられ、サンプルガスがガス導管か
ら取り出されるとき凝縮が生じないので、サンプルガス
の凝縮が有効防止され得る。また本発明によれば、調整
装置がプローブから回収装置のサンプリング路の外側に
配置され、極めて低濃度の成分でも定量的にサンプリン
グでき、吸着あるいは除者が最大限に防止され得る。ま
た調整装置がガス導管の外側に設けられることにより、
実際上サンプリングする際パラメータの乱れ、例えば高
温、変動圧力等の影響を受けることなく、極めて再生可
能な方法でサンプルガスの希釈を調整可能であり、校正
もサンプリング動作の範囲外で自在に行い得る。

ガス導管から連続的にサンプリングすることが好ましい
場合、回収装置はサンプルを直接分析する通過流体分析
装置を用いることが望まれる。

一方、本発明によるガスサンプル抽出装置は静的または
バッチサンプリング可能である。この場合回収装置は膨
縮可能なサンプルバッグのようなサンプリングバッグで
あることが好ましく、このサンプリングバッグは容器内
に配置され得、且つこの容器は放出管の一部に連通され
、放出管には調整装置あるいは力学的サンプリング動作
を含む数学的モデルを有した計算装置のメモリが効果的
に配設される。

このようにバッチサンプリングも可能であり、サンプリ
ング容器が定量であるため、吸入周期の開始及び終了時
に開始及び終了動作が生じ、数学的モデルによってこれ
ら開始及び終了動作が力学的サンプリング動作に関する
測定情報に基づいて割り出し、参酌可能であるから、サ
ンプルの希釈率あるいは回収されたサンプルの量が正確
に決定され得る。

本発明の一実施例によれば、放出管が複数の分岐管に分
割され、各分岐管には回収装置または調整装置が具備さ
れ、この構成により同時に異なる複数のサンプルを採取
可能となり、この場合各サンプルに対し各サンプルガス
の量が正確に決定され得る。

また放出管あるいは放出分岐管の１には分岐路が具備さ
れていて、この結果、簡潔な装置をもってサンプルガス
または希釈ガスを放出管の分岐路に正確に分配できる。

更に放出管の分岐路のｌの調整装置はそこを通るガス量
を他の分岐路を通るガス量に比べ無視しうる程度に調整
し得る。

且つまた本発明によれば、プローブが制限を受けること
なく極めて簡単に作成可能となり、プローブの汚染ある
いは目詰まりを防止し得る。且つプローブの構造を簡素
化できるので、プローブの交換または清掃が容易に行い
得、プローブを交換するときも、調整装置に影響を与え
ることがない。

ある場合にはプローブは例えば、開口端部がガス導管内
に配置された管部材としても構成できよう。

また希釈ガスの供給管の開口端部が少なくとも一部軸方
向に管部材内を開口端部方向に且つ開口端部から所定距
離の位置まで延び、放出管がプローブの反対端部近傍に
おいて接続され得る。

このようにして、希釈ガスがガス導管内のプローブに効
果的に供給され得、またサンプルガスと希釈ガスとがプ
ローブ内で好適に混合されることになる。

（実施例） 図面を参照するに本発明のガスサンプル抽出装置にはプ
ローブ２が含まれており、このプローブ２には一端部が
閉鎖され他端部が開口された直線状管体として構成され
、プローブ２の閉ｇＩ端部はサンプリングするガス導管
１の壁部を貫通してその内部に突出せしめられる。また
供給管４により流量調整器５を介して調整された希釈ガ
スとしての、流ｆｆ１ｖ＋の清浄な乾燥媒体が供給され
る。供給管４はプローブ２の閉鎖端部を貫通して延び、
プローブ２の軸長の最大約２／３まで内部に挿通され、
ガス導管１内且つプローブ２内において開口されている
。放出管６が一端部をプローブ２の閉鎖端部の近傍に連
結し、他端部を放出管６を介して供給され希釈サンプル
を連続的に分析可能な分析装置７に連結する。また分析
装置７には別の放出管８が接続され、流ｆｆ１ｖｔの、
サンプルガスと希釈ガスとの混合ガスがプローブ２から
放出管６を経て分析装置７に導入され、更に放出管８へ
放出される。放出管８内の混合ガスは分析装置７から流
量調整器９へ送られ、流量調整器９の反対端部は減圧ポ
ンプｌＯに連結され、減圧ポンプ１０自体はプローブ２
からのサンプルガスと希釈ガスとの混合ガスを吸引する
よう作用する。

第１図のガスサンプル抽出装置の動作は以下の通りにな
る。

即ち希釈ガスが希釈ガス供給源（図示せず）から供給さ
れ、供給皿ｖＩが流量調整器５により正確に調整されて
供給管４からプローブ２へ送られる。

これと同時に、流量Ｖ、のサンプルガスと希釈ガスとの
混合ガスが減圧ポンプｌＯによりプローブ２から導出さ
れ、放出管６を経て分析装置７へ、更に流量調整器９へ
案内される。流量調整器９は流量Ｖ、の混合ガスを正確
に調整する。このためプローブ２から導入される流ｆｆ
１ｙｔは供給管４からの希釈ガスの流量ｖＩより大きく
、従ってプローブ２内の希釈ガス量がプローブ２を経て
ガス導管１から導入されるサンプルガス量と捕捉される
。ガス導管１から導入されるサンプルガスの供給ｆｆ１
ｖｓは供給量Ｖ、とＶ、との差に等しい。供給量ｖｌと
Ｖ、とは流量調整器５及び流ｆｆｉ調整器９により正確
に識知することができ、従って供給量ｖ、は例えば流ｆ
ｆｉ調整器５．９に接続されるコンピュータ（図示せず
）によって計算可能である。この計算された値を用いて
、次の式で表されるサンプルの希釈率を算出できる。

希釈率−Ｖ、／Ｖ、＝Ｖｔ／　（Ｖ、−Ｙ、）この希釈
率を用いて、分析装置７により測定された希釈サンプル
の値が希釈されないサンプルの値に変換され、更にこの
変換された値を用いてガス導管１を流れるガス流の放出
値が知られる。

第２図はバッチサンプリング可能な第１図のガスサンプ
ル抽出装置の別の実施例である。この場合放出管６はい
わゆる“ボトルの中のバッグ（ｂａｇｉｎ−ｂｏｔｔｌ
ｅ）”の如き、容器１２内に配置されたサンプルバッグ
ＩＩに連通される。容器１２にはまた放出管８が連結さ
れ、放出管８内に流量調整器９が設けられると共に、流
量調整器９は更に減圧ポンプＩＯと連結されている。

第２図の実施例のガスサンプル抽出装置の動作は第１図
のものと実質的に同じであるが、減圧ポンプ１０はプロ
ーブ２からサンプルガス及び希釈ガスの混合ガスを直接
導入せずに、流ｆｆｉ　ｖ　ｔのガスを容器１２から吸
入し、これによりプローブ２から等しい流量ｖ、の混合
ガスがプローブ２から放出管６を経て導入され、サンプ
ルバッグ１１内に十分に挿入され膨張される点で第１図
の実施例と異なる。

サンプルバッグ１１が制限容量を持つため、このような
サンプリング動作により減圧ポンプ１０の吸引周期の開
始並びに終了時に開始／停止の動作となる。これらの動
作は例えば入力として吸引周期中の供給量Ｖ１、Ｖ、の
値を持つコンピュータ内に記憶される数学的モデルによ
りガスサンプル抽出装置の力学的動作が測定され、また
計算された知識に基づき割り引いて考慮される。このよ
うにして、ガス導管ｌからの流ｆｆ１ｖ３のサンプルガ
ス及び最終的に得られる希釈率は正確に設定される。

第３図には、ガス導管１内のガスに対し複数のサンプル
を同時に採集可能なより詳細なガスサンプル抽出装置の
１実施例であり、この場合別個のサンプリング装置への
ガス流を制御する制御装置が配設されている。

本実施例のガスサンプル抽出装置には分析のため、サン
プリングバッグｌｌ外のサンプルガスからの物質を吸着
可能な吸着管１３が包有される。このため放出管６が２
つに分岐され、一方の分岐管はサンプリングバッグ１１
と、他方の分岐管は吸着管１３と各々接続されている。

従ってサンプルバッグ１１及び吸着管１３は互いに並列
関係になるように接続される。

第３図の実施例の場合、ポンプ１４が希釈ガス用の供給
管４に接続され、ポンプ１４により希釈ガスが接続部１
５並びにフィルタ１６を介して導入可能となる。ポンプ
Ｉ４とプローブ２との間には流量調整器１７、活性炭フ
ィルタ１８及び接続部１９が連結される。このような構
成により清浄で供給量が調整された希釈ガスがプローブ
２へ供給可能になる。

容器１２から出る放出管８は容器２０に接続され、容器
２０と容量１２との間の放出管８には別の容器２１、フ
ィルタ２２及び流量調整器２３が配設されている。

一方吸着管１３には放出管２４が接続され、放出管２４
には接続部２５、フィルタ２６及び流量調整器２７が設
けられ、更に容器２０に連結される。また容器２０には
容器２０内を減圧する減圧ポンプ２８が接続され、減圧
ポンプ２８自体は接続部２９を介してガスを噴出する。

容器２０も通常中さなプラグ３１で閉鎖された外部接続
部３０に接続される。

供給管４及び放出管８はプローブ２と流量調整器１７と
の間及び容器１２を介しプローブ２と流量調整器２３と
の間にそれぞれ接続され、流量調整器１７と２３との間
には弁３２を有する連結管が接続される。

ポンプ１４、減圧ポンプ２８、流量調整器１７．２３．
２７及び弁３２はマイクロプロセッサ３３に接続され、
マイクロプロセッサ３３自体はサンプリングの動作ステ
ップあるいは総ての測定値の記憶を記録するプログラム
を有している。またマイクロプロセッサ３３は表示装置
３４、キーボード３５及び外部コンピュータとの通信用
の外部接続部３６に接続される。

第３図のガスサンプル抽出装置の動作は以下の通りであ
る。

希釈ガスはポンプ１４により接続部１５からフィルタＩ
６を介して吸入され、プローブ２へ送られる。

このとき吸入された希釈ガスは流量調整器１７で供給ｆ
ｆｉ　ｙ　＋に正確に調整され、プローブ２へ送られる
。

一方減圧ポンブ２８により容器２０内が減圧され、この
ためプローブ２からサンプルガス及び希釈ガスが導入さ
れ、ここで混合ガスはサンプルバッグ１１及び吸着管１
３へ分配される。サンプルバッグｌｌと吸着管１３へと
の分配量は流量調整器２３と流量調整器２７とにより調
整され、流量調整器２３．２７からの供給量の和はプロ
ーブ２から導入されるサンプルガスと希釈ガスとの混合
ガスの供給量に等しくされる。希釈率、採集したサンプ
ルのサンプルガス量、サンプルバッグ１１内の希釈サン
プルガス量及び吸着管１３を通過する量の全体量は流量
調整１１１−７、流量調整器２３．２７による測定供給
量及びサンプリング周期に基づきマイクロプロセッサ３
３によす計算可能である。サンプリングする際オペレー
タの作業は調整及び手順をサンプリング動作を制御する
アルゴリズムとして記憶することにより最大限に軽減で
きる。

本ガスサンプル抽出装置はサンプリング動作の開始前に
サンプルバッグ１１を押して空にするように制御される
。これにより弁３２が開放され、一方流徂調整器１７に
よりポンプ１４から供給される希釈ガスの供給量が最大
にされ、流量調整器２３．２７はここを通過する供給量
が零となるよう調整される。

サンプリング動作を開始するとき、ガスを通すガスサン
プル抽出装置の構成部品には抵抗及び容量の制限があっ
て放出管６内は一時に減圧状態とならない。静的または
バッチサンプリング動作での全希釈率を計算可能にする
ため、サンプルバッグ１１内の減圧状態が安定していな
い期間には希釈ガスのみが吸入される。これは流量調整
器１７を通過する供給量を流量調整器２３を通過する供
給量より大きくすることにより達成される。同様の手順
が、サンプルバッグｔｉが再び大気圧となる時のサンプ
リング動作の終期にも行われる。このようなガス開始及
び停止動作が計算されるため、全体の希釈率が計算可能
になる。

（発明の効果） 上述した本発明によれば、サンプリングガスの凝縮、吸
着、除者を防止するガス導管からガスをサンプリングす
る有効な構成が提供され得、校正が不要となり、極めて
正確且つ再生可能に自動的にサンプリング動作を制御可
能である等の効果を達成できる。

本発明は一例として図面に沿い上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の技術的思想に含まれる総て
の設計変更を包有することは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はガス導管から連続サンプリング可能な本発明に
よるガスサンプル抽出装置の一の実施例の簡略説明図、
第２図はガス導管からバッチサンプリング可能な本発明
によるガスサンプル抽出装置の他の実施例の簡略説明図
、第３図はガス導管から異なるサンプルを同時に採集可
能な本発明によるガスサンプル抽出装置の更に他の実施
例の簡略説明図である。 １・・・ガス導管、２・・・プローブ、３・・・開口端
部、４・・・供給管、５・・・流量調・祭器、６・・・
放出管、７・・・分析装置、８・・・放出管、９・・・
流量調整器、ＩＯ・・・減圧ポンプ、ｌｌ・・・サンプ
ルバッグ、１２・・・容器、１３・・−吸着管、１４・
・・ポンプ、１５・・・接続部、１６・・・フィルタ、
１７−・・流量調整器、１８・・・活性炭フィルタ、１
９・・・接続部、２０・・・容器、２１・・・容器、２
２・・・フィルタ、２３・・・流量調整器、２４・・・
放出管、２５・・・接続部、２６・・・フィルタ、２７
・・・流量調整器、２８・・・減圧ポンプ、２９・・・
接続部、３０・・・接続部、３１・・・プラグ、３２・
・−弁、３３・・・マイクロプロセッサ、３４・・・表
示装置、３５・・・キーボード、３６・・・外部接続部
。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的にガスのサンプルを通すガス導管からサン
   プルガスをガス導管内に挿入されたプローブ内に導入す
   る工程と、供給管からプローブ内のサンプルガスに希釈
   ガスを供給する工程と、希釈ガスと共にサンプルガスを
   プローブから導出する工程と、プローブに供給される希
   釈ガスの供給量を供給管内で調整し希釈ガスと共にプロ
   ーブから導出されるサンプルガスの供給量を放出管内で
   調整する工程と、希釈ガスの供給量とサンプルガスの供
   給量とに基づいてサンプルガスの供給量を計算する工程
   と、希釈ガスにより希釈されたサンプルガスを回収しプ
   ローブと放出管内の調整位置との間で分析する工程とを
   包有してなるガス導管からガスサンプルを抽出するガス
   サンプル抽出法。
2. （２）ガス導管内に挿入されガス導管からサンプルガス
   を取り出すプローブと、プローブに接続され既知の希釈
   ガスをプローブに供給する供給管と、供給管内に設けら
   れプローブに供給される希釈ガスの供給量を測定し制御
   する調整装置と、プローブに接続されプローブからサン
   プルガス及び希釈ガスを導出可能な放出管と、放出管内
   に設けられプローブから導出されたサンプルガス及び希
   釈ガスの供給量を測定し制御する調整装置と、調整装置
   に接続され、サンプルガス及び希釈ガスの供給量に基づ
   いてプローブから導出されたサンプルガスの供給量を計
   算する計算装置と、プローブと調整装置との間の放出管
   に接続され希釈されたサンプルガスを回収し分析する回
   収装置とを備えてなる導管から実質的にガスのサンプル
   を抽出するガスサンプル抽出装置。
3. （３）サンプリングがガス導管から連続的に行われ、回
   収装置がサンプルを直接分析する通過流体分析装置であ
   る特許請求の範囲第１項記載のガスサンプル抽出装置。
4. （４）静的、バッチサンプリングが可能に設けられ、回
   収装置が調整装置、サンプリングの力学的動作を含む数
   学的モデルを有する計算装置のメモリを包有する放出管
   の一部に連通する容器内に配置される膨縮可能なサンプ
   ルバッグのようなサンプリング容器である特許請求の範
   囲第２項記載のガスサンプル抽出装置。
5. （５）放出管が複数の放出分岐管に分岐され、夫々の分
   岐管には回収装置及び調整装置が具備されてなる特許請
   求の範囲第２項〜第４項のいずれか一項記載のガスサン
   プル抽出装置。
6. （６）放出管が分路でなる特許請求の範囲第２項〜第４
   項のいずれか一項記載のガスサンプル抽出装置。
7. （７）放出分岐管の一の調整装置は他の分岐管を流れる
   供給量に対し無視し得る程度に小さな供給量であるよう
   調整可能な調整吸入装置でなる特許請求の範囲第５項記
   載のガスサンプル抽出装置。
8. （８）プローブは開口端部がガス導管内に配置される管
   部材でなる特許請求の範囲第２項〜第７項のいずれか一
   項記載のガスサンプル抽出装置。
9. （９）希釈ガスの供給管の開口端部が少なくとも一部の
   軸方向に管部材内を開口端部の方向に且つ開口端部から
   所定距離の位置まで延び、放出管がプローブの反対端部
   近傍において接続されてなる特許請求の範囲第８項記載
   のガスサンプル抽出装置。
10. （１０）ポンプが供給管及び放出管に接続され、ポンプ
    によつて希釈ガスのプローブへの供給、サンプルガス及
    び希釈ガスのプローブから導出が可能に設けられてなる
    特許請求の範囲第２項〜第９項のいずれか一項記載のガ
    スサンプル抽出装置。
11. （１１）調整装置が流量調整装置である特許請求の範囲
    第２項〜第１０項のいずれか一項記載のガスサンプル抽
    出装置。