JPH0968486A - 時分割高速サンプリング装置及び自動分析装置，自動分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小な時間間隔にて試料ガスのサンプリング
を行うことができる時分割高速サンプリング装置及び自
動分析装置，自動分析方法を提供すること。 【解決手段】 入口流路１１をサンプリング器２，また
は出口流路１２へ切替える流路切替弁３と，上記流路切
替弁３からサンプリング器２へ試料ガスを導入する入口
パイプ１３と，上記サンプリング器２から流路切替弁３
へ試料ガスを導出する出口パイプ１４とを有し，上記サ
ンプリング器２は，一対のロータリーバルブ２０，２１
と，両ロータリーバルブ２０，２１の間に配置された複
数の試料ガス採取管２９とを有してなり，かつ上記流路
切替弁３及びサンプリング器２を作動させるためのコン
トローラーとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，試料ガスを採取し，該試料ガス
に対し種々の分析を行うための時分割高速サンプリング
装置及び自動分析装置，自動分析方法に関する。

【０００２】

【従来技術】ガス中におけるある定常状態と他の定常状
態との間の急激な変化，ガス中における動的状態の変化
の詳細な状況を把握することは，その変化のメカニズム
を解明するためにも重要である。

【０００３】上記変化の把握に当たっては，ガス中の多
数の場所で試料ガスをサンプリングし，該試料ガスを順
次分析する，又は，ガス中の任意の場所において，時系
列的に多数の試料ガスをサンプリングし，該試料ガスを
順次分析するという方法が考えられる。

【０００４】従来はこのような分析に対し，第一の方法
として１つの試料ガスに対し，１つの分析を行うという
方法を延長し，サンプリングバックを用いるなどの従来
のサンプリング方法による試料ガスの数を単に増やし，
順次分析を行なっていた。第２の方法としては，分析装
置の数を増やし，同時間でより多くの試料ガスの分析を
行っていた。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかし，従来のガス採取方
法，特にサンプリングバック等によって行なう場合には
試料採取量が多いため，即ち，比較的長時間採取を行な
うため，採取時間で平均化した組成しか得られなかっ
た。即ち，いかにサンプリング点を増やしても１つの採
取時間を速くしない限り，より速い変化を追跡すること
はできなかった。このように，従来方法では試料ガスの
サンプリングの間隔をさほど短縮することができず（即
ち，時分割の測定は困難であった。），短時間の過渡現
象により発生する状況の変化を追跡することはできなか
った。

【０００６】例えば，従来方法の一つである自動車排気
ガス自動分析装置においては，試料ガス中の全有機成分
量しか測定することしかできず，更に時分割の試料ガス
のサンプリング及び試料ガスの分析を行うことができな
かった。

【０００７】また，従来方法のひとつである直接採取ガ
スクロ（特開平７−５５７８０号）においては，ガスク
ロ（ガスクロマトグラフ）での試料ガスの分析時間によ
って試料ガスのサンプリング間隔が決定されてしまう。

【０００８】そして，上記ガスクロにおける試料ガスの
分析時間を早めるため，分配率の悪い試料ガスだけを，
再度ガスクロのカラムに導入し，測定時間の短縮を図る
ことが行なわれていた。しかしながら，上記測定時間の
短縮には限界があり，最も速くて８分ほどである。この
ため，ガス中の過渡現象といった変化の速い現象の分
析，測定においては，上記ガスクロの測定時間短縮だけ
では，不十分である。

【０００９】また，従来方法のひとつであるバッグ採取
ガスクロ（「自動車技術」Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．４，１
９９５）においては，試料ガスを５〜１０秒間隔にてサ
ンプリングすることが可能である。しかし，サンプリン
グを行ったバック中にて，試料ガスの組成が平均化し，
変質するおそれがある。

【００１０】以上にあげたサンプリング装置の他にも，
各種のサンプリング装置及び分析装置が，従来存在して
いた。しかし，これらはいずれも，試料ガスのサンプリ
ング間隔が長く，急激な変化を生じるガスの状態把握に
は不向きであった。

【００１１】本発明は，かかる問題点に鑑み，微小な時
間間隔にて試料ガスのサンプリングを行うことができる
時分割高速サンプリング装置及び自動分析装置，自動分
析方法を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題の解決手段】本発明は，入口流路をサンプリング
器，または出口流路へ切替える流路切替弁と，上記流路
切替弁からサンプリング器へ試料ガスを導入する入口パ
イプと，上記サンプリング器から流路切替弁へ試料ガス
を導出する出口パイプとを有し，上記サンプリング器
は，ガス導入側とガス導出側とに配置されていると共に
同期回転する一対のロータリーバルブと，両ロータリー
バルブの間に配置された複数の試料ガス採取管とを有し
てなり，かつ上記流路切替弁及びサンプリング器を作動
させ，入口流路を流路切替弁経由で出口流路へ連通させ
る場合と，入口流路を流路切替弁経由で出口流路へ連通
させる場合とに切替えるためのコントローラーとを有す
ることを特徴とする時分割高速サンプリング装置にあ
る。

【００１３】本発明における作用につき説明する。本発
明においては，流路切替弁を切替えることにより，サン
プリング器に対し試料ガスが導入される。この時，サン
プリング器におけるロータリーバルブを適宜作動させる
ことにより，複数の試料ガス採取管に対し，時系列的に
次々と試料ガスを導入することができる。また，上記ロ
ータリーバルブを高速に作動させることにより，試料ガ
ス採取管におけるサンプリング間隔を短縮することがで
きる。

【００１４】上記流路切替弁及びロータリーバルブとし
ては，エアー駆動バルブ，電磁バルブ等を使用すること
ができる。特に，高速のサンプリングを実現するために
は，エアー駆動バルブを使用することが好ましい。ま
た，上記流路切替弁及びロータリーバルブの切替段数と
しては，２方切替，多方切替等を必要に応じて選択す
る。

【００１５】上記ロータリーバルブは，例えば，以下に
示す構造を有していることが好ましい。即ち，上記ロー
タリーバルブは，固定板と，該固定板に対し回動可能に
設けた回転板とよりなる。上記回転板は，上記入口パイ
プと連通したガス穴と，これに連結したガス溝とを有す
る。一方，上記固定板は，上記回転板と重ねた際には，
上記ガス溝と連通可能となる複数のガス穴を有してい
る。上記ガス導入側のロータリーバルブとガス導出側の
ロータリーバルブとは，それぞれの固定板を対面させて
配置されている。そして，上記固定板における各ガス穴
を接続するように試料ガス採取管が設けてある。

【００１６】これにより，上記ロータリーバルブが作動
することにより，回転板におけるガス穴とガス溝と，固
定板におけるひとつのガス穴とが連通し，該ガス穴に接
続された試料ガス採取管に試料ガスを導入することがで
きる。

【００１７】そして，上記試料ガス採取管が試料ガスに
よって充填された場合には，ロータリバルブを再度作動
させ，上記ガス穴とは異なる，他のガス穴に連結された
試料ガス採取管が上記回転板におけるガス穴と連通され
る。以上の操作を連続的に実行することにより，試料ガ
スを時分割的にサンプリングすることができる。

【００１８】なお，上記コントローラーは，任意の時
間，任意の時間間隔にて，上記ロータリーバルブ及び流
路切替弁の駆動装置に対し，オン，オフの信号を送るこ
とができるものであれば，特に種類は選ばない。例え
ば，パソコン等を上記コントローラーとして使用するこ
ともできる（図７参照）。

【００１９】次に，上記サンプリング器におけるロータ
リーバルブは，０．２秒以上の時間間隔にて作動するこ
とが好ましい。上記時間間隔が０．２秒未満である場合
には，試料ガスが試料ガス採取管を完全に充填すること
ができないおそれがある。即ち，試料ガス採取管による
サンプリングができないおそれがある。

【００２０】次に，上記入口流路は，試料ガス採取口，
標準ガス供給源，洗浄ガス供給源の内の少なくとも１つ
へ切替えることができる入口切替弁を有することが好ま
しい。上記試料ガスを分析するための分析器をサンプリ
ング装置に接続した際には（後述の自動分析装置参
照），上記標準ガス供給源を入口流路に接続することに
より，標準ガスを分析器に対して供給することができ
る。これにより，上記分析器における標準状態をテスト
することができる。

【００２１】一方，上記洗浄ガス供給源を入口流路に接
続することにより，残留した試料ガスを除去し，流路切
替弁他，時分割高速サンプリング装置の各部の洗浄を行
うことができる。

【００２２】なお，上記試料ガス採取口を入口流路に対
し，複数個設けることもできる。この場合には，ガスの
多点分析を行うことができるため，ガスの空間的変動を
調べることができる。

【００２３】次に，上記出口流路は，真空系又は開放系
に切替えることができる出口切替弁を有することが好ま
しい。上記真空系に出口流路を接続することにより，特
に試料ガスが加圧ガスでない場合においても，試料ガス
の流速を高速に保持することができる。試料ガスの流速
が高速である場合には，より早い時間で試料ガス採取管
を充填することが可能であり，よって，一層高速のサン
プリングを行うことができる。

【００２４】一方，上記開放系に出口流路を接続するこ
とにより，時分割高速サンプリング装置の各部における
圧力を調整し，洗浄ガス等の排気を行うことができる。
なお，上記真空系としては，真空ポンプ等の減圧装置を
利用することができる。また，上記開放系は，単に大気
雰囲気へと導出することのできる出口パイプを上記出口
切替弁に接続することにより，構成することができる。

【００２５】次に，本発明にかかる自動分析装置として
は，入口流路をサンプリング器，または出口流路へ切替
える流路切替弁と，上記流路切替弁からサンプリング器
へ試料ガスを導入する入口パイプと，上記サンプリング
器から流路切替弁へ試料ガスを導出する出口パイプとを
有し，上記サンプリング器は，ガス導入側とガス導出側
とに配置されていると共に同期回転する一対のロータリ
ーバルブと，両ロータリーバルブの間に配置された複数
の試料ガス採取管とを有してなり，かつ上記流路切替弁
及びサンプリング器を作動させ，入口流路を流路切替弁
経由でサンプリング器へ連通させる場合と，入口流路を
流路切替弁経由で出口流路へ連通させる場合とに切替え
るためのコントローラーと，上記試料ガスを分析する分
析器とを有し，かつ，上記試料ガスを上記分析器へ導入
するための分析器切替部を有することを特徴とする自動
分析装置がある。

【００２６】上記自動分析装置においても，上記時分割
高速サンプリング装置と同様に，試料ガスの高速なサン
プリングが可能である。そして，上記自動分析装置によ
れば，上記サンプリングされた試料ガスを，分析器切替
部を切替えることにより分析器へ導出し，該分析器にお
いて分析することができる。

【００２７】そして，上記分析器への導出は，上記ロー
タリーバルブを作動させることにより，試料ガス採取管
別に行うことができる。また，上記流路切替弁と組み合
わせることにより，時分割高速サンプリング装置の他の
部分と交錯させることなく，分析器へと送り込むことが
できる。これにより，時分割にサンプリングされた試料
ガスを別々に分析することができ，よって，ガスにおけ
る時系列の変動等を分析することができる。

【００２８】なお，上記分析器切替部は，上記流路切替
弁とは別に設けた他の切替弁であってもよい。そして，
上述した流路切替弁，ロータリーバルブと同様の，回転
板と固定板とよりなる構造とすることもできる。また，
分析器切替部を上記流路切替弁にて兼用することもでき
る。なお，上記分析器切替部は，試料ガスの吸着及び水
分の結露を防止するため，装置全体を加熱する必要があ
るため，耐熱切替弁を使用することが好ましい。

【００２９】なお，上記自動分析装置を複数設置し，こ
れらを同時に，連動して作動させることにより，ガスの
多点分析を時分割にて行うことができる。また，上記複
数の自動分析装置を作動させるコントローラーとして
は，パソコン等を用いることができる（図７参照）。

【００３０】上記分析器としては，ガスクロマトグラフ
を使用することができる。また，上記分析器として，液
体クロマトグラフをも使用することができる。上記ガス
クロマトグラフを使用することにより，Ｃ₁ 〜Ｃ₄₀の有
機物，気化可能な無機物を分析することができる。ま
た，液体クロマトグラフを使用することにより液体成分
の分析を行うことができる。特にアンモニアや高沸点の
有機化合物の分析には，この手段がより有効である。

【００３１】なお，上記ガスクロマトグラフの検出器と
しては，質量検出器（ＭＳＤ），水素炎イオン化検出器
（ＦＩＤ），熱伝導度検出器（ＴＣＤ），電子捕獲型検
出器（ＥＣＤ），炎光光度検出器（ＦＰＤ），アルカリ
熱イオン化検出器（ＦＴＤ）等を使用することができ
る。

【００３２】上記ＭＳＤを使用することにより，試料ガ
スに含まれる各成分の分子量を測定することができる。
また，上記ＦＩＤを使用することにより炭化水素を，上
記ＴＣＤを使用することによりＨ₂ Ｏ等の無機ガスを，
上記ＥＣＤを使用することにより塩素等のハロゲン化合
物を，上記ＦＰＤを使用することによりイオウ化合物
を，上記ＦＴＤを使用することにより窒素化合物を主と
して分析することができる。

【００３３】次に，本発明にかかる自動分析方法として
は，入口流路をサンプリング器，または出口流路へ切替
える流路切替弁と，上記流路切替弁からサンプリング器
へ試料ガスを導入する入口パイプと，上記サンプリング
器から流路切替弁へ試料ガスを導出する出口パイプとを
有し，上記サンプリング器は，ガス導入側とガス導出側
とに配置されていると共に同期回転する一対のロータリ
ーバルブと，両ロータリーバルブの間に配置された複数
の試料ガス採取管とを有してなり，かつ上記流路切替弁
及びサンプリング器を作動させ，入口流路を流路切替弁
経由でサンプリング器へ連通させる場合と，入口流路を
流路切替弁経由で出口流路へ連通させる場合とに切替え
るためのコントローラーと，上記試料ガスを分析する分
析器とを有し，かつ，上記試料ガスを上記分析器へ導入
するための分析器切替部を有する自動分析装置を用いて
自動分析する方法であって，上記入口流路を，試料採取
ガス採取口，標準ガス供給源，洗浄ガス供給源の内の少
なくとも一つへ連通させる入口操作と，また，上記出口
流路を真空系又は開放系に連通させる出口操作と，ま
た，上記入口流路を，サンプリング器または出口流路へ
切替えるサンプリング操作とを行い，上記試料ガスの採
取時には，サンプリング器と分析器とをそれぞれ閉回路
とすることにより，試料ガスを時分割的かつ高速に試料
ガス採取管に採取し，その後上記採取した試料ガスを分
析器により分析し，また上記分析後は，上記自動分析装
置内の残留ガスを洗浄ガスにより洗浄し，必要に応じ
て，標準ガスにより分析器の標準状態をテストすること
を特徴とする自動分析方法がある。

【００３４】上記自動分析方法によれば，上記時分割高
速サンプリング装置及び自動分析装置において述べたこ
とと同様に，流路切替弁とロータリーバルブと分析器切
替部とを高速に作動させ，微小な時間間隔にて，試料ガ
スのサンプリングを行い，その後，これらの試料ガスを
別々に分析することができる。

【００３５】また，上記入口操作及び出口操作，サンプ
リング操作においても，詳細は上述と同様である。試料
ガスの分析，洗浄ガスによる洗浄，標準ガスよる標準状
態の試験も同様である。なお，上記残留ガスには，分析
に使用されなかった（サンプリングされなかった）試料
ガス，標準ガス等がある。

【００３６】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる時分割高速サンプリング装
置につき，図１〜図６を用いて説明する。図１に示すご
とく，時分割高速サンプリング装置１は，入口流路１１
をサンプリング器２，または出口流路１２へ切替える流
路切替弁３と，上記流路切替弁３からサンプリング器２
へ試料ガスを導入する入口パイプ１３と，上記サンプリ
ング器２から流路切替弁３へ試料ガスを導出する出口パ
イプ１４とを有する。

【００３７】上記サンプリング器２は，ガス導入側とガ
ス導出側とに配置されていると共に同期回転する一対の
ロータリーバルブ２０，２１と，両ロータリーバルブ２
０，２１の間に配置された５本の試料ガス採取管２９
と，１本の洗浄ガス管２９０を有する。

【００３８】また，図１には示されていないが，上記流
路切替弁３及びサンプリング器２を作動させ，入口流路
１１を流路切替弁３経由でサンプリング器２へ連通させ
る場合と，入口流路１１を流路切替弁３経由で出口流路
１２へ連通させる場合とに切替えるためのコントローラ
ーとを有する。なお，上記ロータリーバルブ２０，２１
は，エアー駆動バルブである。

【００３９】また，本例の自動分析装置は，上記構成の
サンプリング装置１に対し，上記試料ガスを分析するた
めの分析器Ｇを設けたものである。また，上記試料ガス
を上記分析器Ｇへ導入するための分析器切替部を有す
る。そして，上記分析器切替部は，上記流路切替弁３が
兼ねている。なお，上記分析器Ｇはガスクロマトグラフ
である。

【００４０】以下，上記時分割高速サンプリング装置１
につき詳細に説明する。まず，図１に示すごとく，上記
入口流路１１には，２つの入口切替弁４，５が設けてあ
り，両者はパイプ１１９により連結されている。上記入
口切替弁４には，試料ガス採取口Ａと連結したガス導入
穴４１１が設けてある。また，入口切替弁４よりも上流
側に配設された他の入口切替弁５より導出された試料ガ
スを導入するためのガス導入穴４１０，導入した試料ガ
スを入口流路１１に導出するためのガス導出穴４１２が
設けてある。

【００４１】一方，上記入口切替弁５には，標準ガス供
給源Ｂに接続されたガス導入穴５１１及び洗浄ガス供給
源Ｃに接続されたガス導入穴５１０が設けてある。ま
た，導入したガスを入口切替弁４にパイプ１１９を介し
て導出するためのガス導出穴５１２が設けてある。

【００４２】そして，図１に示すごとく上記入口切替弁
４にはガス溝４２が設けてあり，該ガス溝４２の位置を
切り替えることにより，ガス導入穴４１０又は４１１の
いずれかとガス導出穴４１２との間を接続するものであ
る。なお，上記入口切替弁５におけるガス溝５２におい
ても，同様である。

【００４３】次に，上記出口切替弁６には，真空系Ｄ及
び開放系Ｅに対し接続されたガス導出穴６１１及び６１
０が設けてある。また，出口流路１２に接続されたガス
導入穴６１２が設けてある。また，上記出口切替弁６に
もガス溝６２が設けられてあり，該ガス溝６２の位置を
切り替えることにより，ガス導入穴６１２とガス導出穴
６１０，６１１のいずれかとの間を接続するものであ
る。なお，上記真空系Ｄは真空ポンプである。また，開
放系Ｅは大気に開放された出口を有するパイプである。

【００４４】次に，上記サンプリング器２につき説明す
る。図３に示すごとく，上記サンプリング器２は，ガス
導入側のロータリーバルブ２０と，ガス導出側のロータ
リーバルブ２１と，両者の間に配置された５本の試料ガ
ス採取管２９及び１本の洗浄ガス管２９０とよりなる。

【００４５】図４に示すごとく，上記ガス導入側のロー
タリーバルブ２０は，固定板２３と該固定板２３に対し
て回動可能に設けた回転板２２とよりなり，該回転板２
２は，その裏面に中心より外周へと向かうよう半径方向
に形成されたガス溝２２１を有する。上記ガス溝２２１
は，ガス穴２２０と連通している。上記ガス穴２２０
は，上記回転板２３の中心に設けられ，上記入口パイプ
１３と連通するよう構成されている。

【００４６】一方，上記固定板２３は，その外周縁に等
間隔に設けた６つのガス穴２３０を有してなり，該ガス
穴２３０は上記回転板２２を上記固定板２３に当接させ
て回転した場合，１つのガス穴２３０が，上記ガス溝２
２１と連通するよう構成されている。上記ガス導出側の
ロータリーバルブ２１も同様に，固定板２５と回転板２
４とより構成されている。そして，上記回転板２４には
ガス溝２４１とこれに連通したガス穴２４０が，固定板
２５には６つのガス穴２５０が設けてある。なお，上記
ガス穴２４０は，上記出口パイプ１４と連通するよう構
成されている。

【００４７】次に，上記二つのロータリーバルブ２０，
２１は，それぞれの固定板２３，２５とが対面するよう
に配置されてなり，該固定板２３，２５との間には，上
記６つのガス穴２３０，２５０に対しそれぞれ挿入され
た５本の試料ガス採取管２９と１本の洗浄ガス管２９０
とが配置してある。

【００４８】次に，上記流路切替弁３につき説明する。
図５，図６に示すごとく，上記流路切替弁３も回転板３
１と固定板３２とよりなる。上記固定板３２は，その外
周縁に等間隔に設けられた６つのガス穴３２１〜３２６
を有してなる。上記回転板３１は，上記固定板３２と当
接することにより，該固定板３２の隣接するガス穴を連
結することのできる，３本のガス溝３１１〜３１３が設
けてある。例えば，上記ガス溝３１１は，ガス穴３２１
と３２２，又はガス穴３２２と３２３を連通することが
できる（図１，図２参照）。

【００４９】図１に示すごとく，上記流路切替弁３にお
けるガス穴３２１〜３２６は，以下に示すごとく他の流
路へ接続されている。即ち，ガス穴３２１は入口パイプ
１３へ，ガス穴３２２は入口流路１１へ接続されてい
る。ガス穴３２３は出口流路１２へ，ガス穴３２４は出
口パイプ１４へ接続されている。また，ガス穴３２５
は，図示されていない分析器Ｇへ，ガス穴３２６はキャ
リアガス供給源Ｆへ接続されている。

【００５０】次に，上記時分割高速サンプリング装置１
を用いた，試料ガスのサンプリング方法及び分析方法に
ついて説明する。まず，図１に示すごとく，入口切替弁
４を，試料ガス採取口Ａより試料ガスが入口流路１１に
流入するよう切替える入口操作を行う。

【００５１】また，出口切替弁６は，出口流路１２が真
空系Ｄに接続するよう出口操作を行う。なお，状況に応
じて，上記出口切替弁６を切替え，上記出口流路１２を
開放系Ｅへと切替えてもよい。

【００５２】更に，上記流路切替弁３を，ガス穴３２１
と３２２，３２３と３２４，３２５と３２６とが連通す
るよう切替え，サンプリング器２において試料ガスをサ
ンプリングできるサンプリング操作を行う。

【００５３】上記サンプリング操作により，入口流路よ
り導入された試料ガスが，流路切替弁３のガス溝３１
１，入口パイプ１３を経て，サンプリング器２に入る。
そして，サンプリング器２における，一対のロータリー
バルブ２０，２１の作動により，複数の各試料ガス採取
管２９において，時分割的に上記試料ガスがサンプリン
グされる。

【００５４】即ち，サンプリング器２における上記一対
のロータリーバルブ２０，２１における回転板２２，２
４を回動させることにより，図１，図３，図４に示すご
とく，回転板２２，２４におけるガス溝２２１，２４１
と，固定板２３，２５における，１つのガス穴２３０，
２５０，そして上記ガス穴２３０，２５０に接続された
１本の試料ガス採取管２９とが連通する。それ故，上記
１本の試料ガス採取管２９に入口パイプ１３より導入さ
れた試料ガスがサンプリングされる。

【００５５】次に，上記１本の試料ガス採取管２９にお
けるサンプリングの終了後は，再び上記一対の回転板２
２，２４を回動させ，上述の試料ガス採取管２９とは異
なる次の試料ガス採取管２９を連通させる。これによ
り，異なる試料ガス管２９において，試料ガスのサンプ
リングを行う。

【００５６】なお，上記サンプリングの間，キャリアガ
ス供給源Ｆより，パイプ１９０を経て流路切替弁３に導
入されたキャリアガスは，該流路切替弁３のガス溝３１
３，パイプ１９を通って，分析器Ｇへそのまま導出され
ている。

【００５７】次に，上記サンプリングされた試料ガスを
分析する方法について説明する。図２に示すごとく，入
口切替弁４，５，出口切替弁６はそのままで，流路切替
弁３のみを作動させ，ガス穴３２１と３２６，３２２と
３２３，３２４と３２５とを連通させる。この時，上記
サンプリング器２と分析器Ｇとが閉回路を構成し，他の
ガス（キャリアガスを除く）との流路より分断される。

【００５８】以上により，入口流路１１より導入された
試料ガスは，ガス溝３１１を経て，出口流路１２へ導出
され，時分割高速サンプリング装置１より排出される。
一方，キャリアガスは，上記流路切替弁３のガス溝３１
３，入口パイプ１３を経てサンプリング器２に導入され
る。

【００５９】上記サンプリング器２の試料ガス採取管２
９にサンプリングされた試料ガスは，上記キャリアガス
により押し流され，出口パイプ，ガス溝３１２，パイプ
１９を経て，図示しない分析器Ｇへ導出される。そし
て，上記分析器Ｇへの試料ガスの導出は，上記ロータリ
ーバルブ２０，２１を作動させることにより，試料ガス
採取管２９別に行う。

【００６０】次に，上記分析の終了後，再度試料ガスの
サンプリングを行うために，流路切替弁３等の各部に残
留した試料ガスを取り除く。即ち，上記入口切替弁４，
５を切替え，ガス溝５２によって，ガス導入穴５１０と
ガス導出穴５１２を導通させ，かつガス溝４２によっ
て，ガス導入穴４１０とガス導出穴４１２とを導通させ
る。また，上記流路切替弁を，図１に示すごとく切替え
る。

【００６１】これにより，上記洗浄ガス供給源Ｃより導
出された洗浄ガスが，入口流路１１，流路切替弁３にお
けるガス溝３１１，入口パイプ１３を経由して，サンプ
リング器２に導入される。上記サンプリング器２のロー
タリーバルブ２０，２１の作動により，上記洗浄ガスは
洗浄ガス管２９０を経由して，出口パイプ１４に導出さ
れる。その後，上記洗浄ガスは流路切替弁３におけるガ
ス溝３１２，出口流路１２，出口切替弁６を経由して，
時分割高速サンプリング装置１より排出される。以上に
より，入口流路１１等の残留ガスを除去することができ
る。

【００６２】また，必要に応じて，試料ガスのサンプリ
ング，試料ガスの分析，時分割高速サンプリング装置１
の洗浄の合間に，標準ガスにより分析器Ｇの標準状態を
テストする。この場合には，上記入口切替弁４，５を切
替え，標準ガス供給源Ｂより導出された標準ガスを上記
入口流路１１に導入する。また，上記流路切替弁を図１
に示すごとく切替える。

【００６３】以上により，上記標準ガスは，入口流路１
１，流路切替弁３，入口パイプ１３を経て，サンプリン
グ器２における試料ガス採取管２９に充填される。その
後，流路切替弁３を図２に示すごとく切替え，上記試料
ガス採取管２９に充填された標準ガスを，キャリアガス
によって，出口パイプ１４，流路切替弁３を経由して，
分析器Ｇへ導出させる。以上により，時分割サンプリン
グ装置１を用いた自動分析装置において，標準ガスの分
析を行う。

【００６４】なお，上記装置の各部の作動のタイミング
等は図示されていないコントローラーが制御する。上記
コントローラーには，パソコンを使用する（実施形態例
２における図７参照）。

【００６５】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例の時分割高速サンプリング装置１においては，
流路切替弁３を切替えることにより，サンプリング器２
に対し試料ガスを導入することができる。この時，サン
プリング器２におけるロータリーバルブ２０，２１を，
上述の測定方法において説明したごとく，適宜作動させ
ることにより，５本の試料ガス採取管２９に対し，時系
列的に次々と試料ガスを導入することができる。

【００６６】また，上記ロータリーバルブ２０，２１
は，エアー駆動バルブである。このため，最短で０．２
秒間隔にて，ロータリーバルブ２０，２１を駆動するこ
とができ，よって異なる試料採取管２９に対し，０．２
秒間隔ごとの試料ガスをサンプリングすることができ
る。よって，本例の時分割高速サンプリング装置１を有
する自動分析装置は，上記０．２秒間隔程度におけるガ
スの変動について，検知することができる。

【００６７】実施形態例２ 本例は，図７に示すごとく，実施形態例１に示す時分割
高速サンプリング装置を用いた，自動車エンジンの排気
ガス測定用の自動分析装置８である。また，上記自動分
析装置８による分析結果を，従来の一般的な自動車排気
ガス分析装置による分析結果とを比較するものである。

【００６８】図７に示すごとく，上記自動分析装置８に
おいては，２台の時分割サンプリング装置１が，自動車
エンジン９の排気系９０に設けた触媒コンバータ９１の
前後に，設置してある。

【００６９】即ち，１つの時分割高速サンプリング装置
１における試料ガス採取口４９は，上記排気系９０に設
けられた触媒コンバータ９１の上流側９０１に，もう一
方の時分割高速サンプリング装置１の試料採取口４９９
は触媒コンバータ９１の下流側９０２に設けてある。

【００７０】そして，上記時分割高速サンプリング装置
１は，それぞれ分析器であるガスクロマトグラフ８０に
接続されている。また，上記ガスクロマトグラフ８０に
は，インテグレータ８２を接続し，２つの時分割高速サ
ンプリング装置１においてサンプリングした試料ガス中
の総有機物量（ＴＨＣ）を比較測定する。

【００７１】また，上記２つの時分割高速サンプリング
装置１における流路切替弁及びサンプリング器を連動し
て作動させ，入口流路を流路切替弁経由でサンプリング
器へ連通させるため，或いは入口流路を流路切替弁経由
で出口流路へ連通させるためにコントローラーとしての
パソコン８３が設けてある。

【００７２】次に，上記自動分析装置８及び，従来の一
般的な自動車排気ガス分析装置，ＭＥＸＡ−８１２０Ｄ
（堀場製作所製）を用い，触媒コンバータ９１の上流側
９０１及び下流側９０２におけるＴＨＣの経時変化を測
定し，その結果を図８に示した。図８における縦軸がＴ
ＨＣ，横軸が時間である。

【００７３】図７に示す，本発明にかかる自動分析装置
８によれば，触媒コンバータ９１の上流側９０１におい
て幅２秒の鋭いピーク（ａ）を，下流側９０２において
該ピーク（ａ）が若干抑制されたような，幅３秒のやや
鋭いピーク（ｂ）を測定することができた。

【００７４】これに対し従来装置は，本発明装置による
測定時よりも約３秒遅れて，上流側９０１における幅２
秒のピーク（ｃ）を，下流側９０２における幅３秒のピ
ーク（ｄ）を測定することしかできなかった。しかもこ
れらピーク（ｃ），（ｄ）の立ち上がりの状態は，本発
明に比べ，テールが長く，鈍い。

【００７５】即ち，従来装置は，配管が長い他，試料ガ
スの圧力調整用のバッファを設けてある。このため，従
来装置の測定では，ＴＨＣのピークの位置がずれたり，
緩やかになってしまった。

【００７６】上記のごとく，本発明においては，排気ガ
ス中のＴＨＣの触媒コンバータ９１前後における変化を
明確に捕らえることができた。これに対して，従来装置
では，触媒コンバータ９１前後の排気ガス中のＴＨＣの
変化が解りにくく，触媒の効果が掴みにくかった。

【００７７】実施形態例３ 本例では，本発明にかかる自動分析装置を用いて排気ガ
スを分析した。その分析結果を，図９及び表１を用いて
説明する。本例の自動分析装置は，実施形態例２におい
て使用した自動分析装置（図７参照）である。ガスクロ
マトグラフとしてヒューレットパッカード社製のものを
用いた。上記自動分析装置を表１に示す条件を用いて，
排気ガスの測定を行った。その結果を図９に示す。

【００７８】同図より，約５０分で排気ガス中のＨＣ
（約３００種）を効率良く分離できることを見出した。
また，上記自動分析装置における分析器として，ＧＣ／
ＭＳ（ヒューレットパッカード社製）を使用し，上記Ｈ
Ｃを分析することにより，約２５０成分のＨＣを同定
（ガスクロマトグラフの面積で９８％）した。更に，本
例における条件での繰り返し再現性は，ＣＶ値で２〜３
％，定量下限は０．５〜０．０５ｐｐｍであった。

【００７９】なお，上記排気ガスの分析は，通常，ガス
クロマトグラフ用のデータ処理装置（インテグレータ）
を用いて，成分，濃度を算出するが，本例においては，
多量のデータの処理と同時にオゾン生成能の算出が必要
であるため，専用のプログラムを開発した。上記プログ
ラムは，ガスクロマトグラフ用のインテグレータより保
持時間と強度とを受け取り，予め作成したデータベース
と照合して，定性，定量を行い，更にオゾン生成能を算
出するものである。このとき，基準ピーク法により，保
持時間のずれを自動的に補正できるようにした。

【００８０】以上により，本発明の自動分析装置に装着
される分析器の選択，分析条件の最適化，データ処理プ
ログラムの作成により，３００種の有機成分の分離，２
５０種の有機成分の同定が短時間でできることが分かっ
た。

【００８１】

【表１】

【００８２】

【発明の効果】上記のごとく，本発明によれば，微小な
時間間隔にて試料ガスのサンプリングを行うことができ
る時分割高速サンプリング装置及び自動分析装置，自動
分析方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，試料ガスをサンプリン
グしている状態の時分割高速サンプリング装置の説明
図。

【図２】実施形態例１における，試料ガスを分析器によ
って分析している状態の時分割高速サンプリング装置の
説明図。

【図３】実施形態例１における，サンプリング器の構造
を示す展開説明図。

【図４】実施形態例１における，ロータリーバルブの
（ａ）回転板の裏面図，及び（ｂ）固定板の平面図。

【図５】実施形態例１における，流路切替弁の（ａ）回
転板の裏面図，及び（ｂ）固定板の平面図。

【図６】（ａ）図５（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図，
（ｂ）図５（ｂ）Ｂ−Ｂ矢視断面図。

【図７】実施形態例２における，自動分析装置の説明
図。

【図８】実施形態例２における，本発明にかかる自動分
析装置と従来装置によって測定した，排気ガス中におけ
るＴＨＣの時間変動を示す線図。

【図９】実施形態例３における，本発明にかかる自動分
析装置を用いた排気ガスの分析結果を示す線図。

【符号の説明】

１．．．時分割高速サンプリング装置， １１．．．入口流路， １２．．．出口流路， １３．．．入口パイプ， １４．．．出口パイプ， ２．．．サンプリング器， ２０，２１．．．ロータリーバルブ， ３．．．流路切替弁， ４，５．．．入口切替弁， ６．．．出口切替弁， ８．．．自動分析装置，

フロントページの続き (72)発明者 山本 正美 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大嶋 文子 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 荒賀 年美 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 内田 謙一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 渡辺 剛 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 國武 和久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口流路をサンプリング器，または出口
   流路へ切替える流路切替弁と，上記流路切替弁からサン
   プリング器へ試料ガスを導入する入口パイプと，上記サ
   ンプリング器から流路切替弁へ試料ガスを導出する出口
   パイプとを有し，上記サンプリング器は，ガス導入側と
   ガス導出側とに配置されていると共に同期回転する一対
   のロータリーバルブと，両ロータリーバルブの間に配置
   された複数の試料ガス採取管とを有してなり，かつ上記
   流路切替弁及びサンプリング器を作動させ，入口流路を
   流路切替弁経由でサンプリング器へ連通させる場合と，
   入口流路を流路切替弁経由で出口流路へ連通させる場合
   とに切替えるためのコントローラーとを有することを特
   徴とする時分割高速サンプリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記サンプリング器
   におけるロータリーバルブは，０．２秒以上の時間間隔
   にて作動することを特徴とする時分割高速サンプリング
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記入口流路
   は，試料ガス採取口，標準ガス供給源，洗浄ガス供給源
   の内の少なくとも１つへ切替えることができる入口切替
   弁を有することを特徴とする時分割高速サンプリング装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項において，
   上記出口流路は，真空系又は開放系に切替えることがで
   きる出口切替弁を有することを特徴とする時分割高速サ
   ンプリング装置。
5. 【請求項５】 入口流路をサンプリング器，または出口
   流路へ切替える流路切替弁と，上記流路切替弁からサン
   プリング器へ試料ガスを導入する入口パイプと，上記サ
   ンプリング器から流路切替弁へ試料ガスを導出する出口
   パイプとを有し，上記サンプリング器は，ガス導入側と
   ガス導出側とに配置されていると共に同期回転する一対
   のロータリーバルブと，両ロータリーバルブの間に配置
   された複数の試料ガス採取管とを有してなり，かつ上記
   流路切替弁及びサンプリング器を作動させ，入口流路を
   流路切替弁経由でサンプリング器へ連通させる場合と，
   入口流路を流路切替弁経由で出口流路へ連通させる場合
   とに切替えるためのコントローラーと，上記試料ガスを
   分析する分析器とを有し，かつ，上記試料ガスを上記分
   析器へ導入するための分析器切替部を有することを特徴
   とする自動分析装置。
6. 【請求項６】 請求項５において，上記分析器はガスク
   ロマトグラフであることを特徴とする自動分析装置。
7. 【請求項７】 入口流路をサンプリング器，または出口
   流路へ切替える流路切替弁と，上記流路切替弁からサン
   プリング器へ試料ガスを導入する入口パイプと，上記サ
   ンプリング器から流路切替弁へ試料ガスを導出する出口
   パイプとを有し，上記サンプリング器は，ガス導入側と
   ガス導出側とに配置されていると共に同期回転する一対
   のロータリーバルブと，両ロータリーバルブの間に配置
   された複数の試料ガス採取管とを有してなり，かつ上記
   流路切替弁及びサンプリング器を作動させ，入口流路を
   流路切替弁経由でサンプリング器へ連通させる場合と，
   入口流路を流路切替弁経由で出口流路へ連通させる場合
   とに切替えるためのコントローラーと，上記試料ガスを
   分析する分析器とを有し，かつ，上記試料ガスを上記分
   析器へ導入するための分析器切替部を有する自動分析装
   置を用いて自動分析する方法であって，上記入口流路
   を，試料ガス採取口，標準ガス供給源，洗浄ガス供給源
   の内の少なくとも一つへ連通させる入口操作と，また，
   上記出口流路を真空系又は開放系に連通させる出口操作
   と，また，上記入口流路を，サンプリング器または出口
   流路へ切替えるサンプリング操作とを行い，上記試料ガ
   スの採取時には，サンプリング器と分析器とをそれぞれ
   閉回路とすることにより，試料ガスを時分割的かつ高速
   に試料ガス採取管に採取し，その後上記採取した試料ガ
   スを分析器により分析し，また上記分析後は，上記自動
   分析装置内の残留ガスを洗浄ガスにより洗浄し，必要に
   応じて，標準ガスにより分析器の標準状態をテストする
   ことを特徴とする自動分析方法。