JPH10104133A - ガス試料採取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定成分の定量を向上させることができるガ
ス試料採取装置を提供する。 【解決手段】 ガス試料を捕集し、ガス試料中の測定成
分を脱着する捕集チューブ２と、クリーンガスを供給す
るクリーンガス源４と、一端に捕集チューブを、他端に
クリーンガス源を、また、いずれか一方の端部に試料ガ
ス源１０をそれぞれ切替え手段５，６を介して接続した
計量管３とを備え、計量管によって試料ガス源との間の
圧力差によって所定量のガス試料を採取し、この計量管
に採取した試料をクリーンガス源から供給されるクリー
ンガスによって捕集チューブに導入して捕集する。圧力
差を用いてガス試料を計量管内に導入するため、瞬時に
試料ガスの採取を行うことができ、また、クリーンガス
によって計量管内の試料を捕集チューブに導入するた
め、付着成分を全て捕集チューブに導入できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス等のガス試
料をサンプリングするガス試料採取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス等のガス試料の分析を行うには、
まずガス試料採取装置によってガス試料を採取し、採取
した試料を分析装置に導入する必要がある。このガス試
料を採取するサンプリング法として、真空容器にガス試
料を吸引させる方法や、ガス試料をポンプで引いて捕集
バッグに採取する方法や、固体あるいは液体の吸収剤を
入れた捕集ビンに採取する方法や、シリンジによって直
接採取する方法や、吸着剤を詰めた捕集チューブにガス
試料を流して、測定対象の物質を吸着剤にトラップする
捕集チューブ法など種々の方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来知られているサン
プリング方法では、採取したガス試料の量や濃度等にお
いて誤差が生じる可能性があるという問題点がある。ガ
ス試料の採取時や採取後の保管時において、ガス試料を
捕集する捕集バッグ，容器，あるいは導管の内壁部にガ
ス試料中の測定成分が吸着されると、捕集さているガス
試料の濃度が変化して測定成分を正確に定量することが
できず、分析処理において正確な濃度を求めることが困
難となる。また、ガス試料の採取前に導管が汚染される
と、特に、ガス試料の測定成分が高濃度から低濃度に変
化するような場合には、測定成分の濃度に大きく影響
し、正確な測定が困難となる。

【０００４】また、捕集チューブを用いたサンプリング
方法では、採取に時間（通常数十秒から数時間）がかか
るため、瞬時にガスを採取してサンプリングすることは
難しく、ガス試料の変化速度が速い場合には対応が困難
であり、また、配管内の付着成分による測定誤差の可能
性もある。

【０００５】そこで、本発明は前記した従来のガス試料
採取装置の問題点を解決し、測定成分の定量を向上させ
ることができるガス試料採取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】本発明のガス試料採取装
置は、ガス試料を捕集し、ガス試料中の測定成分を脱着
する捕集チューブと、クリーンガスを供給するクリーン
ガス源と、一端に捕集チューブを、他端にクリーンガス
源を、また、いずれか一方の端部に試料ガス源をそれぞ
れ切替え手段を介して接続した計量管とを備え、計量管
によって試料ガス源との間の圧力差によって所定量のガ
ス試料を採取し、この計量管に採取した試料をクリーン
ガス源から供給されるクリーンガスによって捕集チュー
ブに導入して捕集するものである。

【０００７】上記構成のガス試料採取装置によれば、試
料ガス源と計量管との間の圧力差を用いてガス試料を計
量管内に導入するため、瞬時にガス試料の採取を行うこ
とができる。また、クリーンガス源から供給されるクリ
ーンガスによって計量管内に採取した試料を捕集チュー
ブに導入するため、計量管や配管の壁面をパージして、
付着した付着成分を全て捕集チューブに導入することが
できる。また、クリーンガスによって、配管内の洗浄を
行うこともできる。

【０００８】本発明の第１の実施態様は、捕集チューブ
を脱着可能として搬送容器を兼ねたものとし、サンプリ
ング地点で採取したガス試料をチューブとともに搬送し
て、別箇所の分析装置での分析を可能とするものであ
る。本発明の第２の実施態様は、計量管と試料ガス源と
の接続側に吸引手段を設けるものであり、これによっ
て、計量管側の端部を試料ガス源側よりも低圧としてガ
ス試料の計量管内への導入を促すことができる。

【０００９】本発明の第３の実施態様は、計量管の一端
に吸引ポンプを接続するものであり、これによって、計
量管内を減圧してガス試料の導入を行う。また、本発明
の第４の実施態様は、試料ガス源の圧力が計量管内の圧
力よりも高い場合には、ガス試料を計量管に導入した
後、大気側に開放することによって大気圧平衡を行い、
これによって、定量化を行うことができる。

【００１０】本発明の装置は計量管と捕集チューブとを
組み合わせて異なる構成を形成することができる。本発
明の第５の実施態様では、複数の計量管を切替え手段を
介して並列に設け、これによって、計量管を切り替えて
ガス試料を導入してガス試料の連続採取を行うものであ
り、また、本発明の第６の実施態様では、１本の計量管
に対して切替え手段を介して複数本の捕集チューブを接
続する構成とするものであり、これによって、複数のサ
ンプルを得ることができる。さらに、本発明の第７の実
施態様では、計量管と捕集チューブとの組み合わせを複
数組用意し、これらの組み合わせを切替え手段を介して
並列に設けるものであり、これによって、ガス試料の連
続採取を行う。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のガス試料
採取装置の概略を説明するためのブロック図である。図
１の概略ブロック図において、ガス試料採取装置１は、
試料ガス源１０からガス試料を捕集し、ガス試料中の測
定成分を脱着する捕集チューブ２と、クリーンガスを供
給するクリーンガス源４と、一端に捕集チューブ２を、
他端に試料ガス源１０とクリーンガス源４とをそれぞれ
流路切替え弁６，５を介して接続する計量管３とを備
え、ガス試料を試料ガス源１０から計量管３に定量導入
した後、計量管３から捕集チューブ２に試料をクリーン
ガスとともに導入するものである。

【００１２】試料ガス源１０は、例えば煙道や大気等の
測定対象のガスの供給源であり、濾過材１２を通した後
に流路切替え弁５を介して計量管３と接続している。さ
らにこの流路切替え弁５には、流量制御装置１６を接続
したクリーンガス源４が接続され、クリーンガスの供給
量制御を行う。

【００１３】また、計量管３の試料ガス源１０側には吸
引手段１１が接続され、試料ガス源１０側に対して計量
管３の入口側の圧力を低下させ、計量管３へのガス試料
の導入を促している。吸引手段１１は、洗浄ビン１１
ａ，乾燥剤１１ｂ，流量調整弁１１ｃ，吸引ポンプ１１
ｄ，および流量計１１ｅを直列接続して構成することが
できる。なお、試料ガス源１０側の圧力が計量管３の圧
力よりも高い場合には、吸引手段１１を省略した構成と
することができる。

【００１４】計量管３には、流路切替え弁６を介して真
空ポンプ７が接続され、ガス試料を内部に導入するため
に計量管３内を減圧する。また、計量管３には流路切替
え弁６を介して捕集チューブ２が接続され、計量管３に
採取された試料をクリーンガスとともに捕集し、熱脱着
等によって分析装置側に送り出す。また、計量管３内の
ガス圧は、例えば流路切替え弁５あるいは６に接続した
圧力計９によって測定することができる。

【００１５】捕集チューブ２は脱着可能で密封可能な構
成とすることができ、サンプル地点において試料を採取
した後キャップ等で密封して搬送容器として使用するこ
とができ、試料を格納した捕集チューブ２を別箇所にあ
る分析装置に搬送して分析を行うことができる。

【００１６】また、捕集チューブ２には、熱脱着を行う
ために加熱，冷却手段８を設ける構成とすることもで
き、熱脱着した試料をそのまま分析装置に導入する構成
とすることもできる。この構成によれば、加熱，冷却手
段８によってはじめに捕集チューブ２を冷却した状態と
して試料の吸着を行った後、加熱手段で加熱して吸着し
た試料を放出する。この放出した試料を分析装置に導入
して分析を行うことができる。また、試料ガス源１０か
ら捕集チューブ２にかけての流路および各構成要素は、
ヒータ手段１３によって温度調節を行って、試料の付着
を防止している。

【００１７】次に、本発明のガス試料採取装置の動作に
ついて図２，図３〜図５を用いて説明する。図２は流路
の洗浄を行う動作を説明するための図であり、図３〜図
５はガス試料の採取動作および採取した試料の放出動作
を説明するための図である。

【００１８】はじめに、流路の洗浄動作について説明す
る。ガス試料の採取を行う前に、試料ガス源１０から計
量管３の入口の間の配管部分、特に配管の分岐部１４の
洗浄を行う。吸引手段１１は試料ガス源１０からガス試
料を吸引することによって、計量管３の入口側の圧力を
下げた状態としているため、試料ガス源１０から計量管
３の入口の間の配管部，分岐部１４，および分岐部１４
から吸引手段１１の間の配管部にガス試料が流れて試料
が付着している（図２（ａ）中の模様地部分１５参
照）。ここで、図２（ｂ）に示すように、流路切替え弁
５を切り替えてクリーンガス源４を分岐部１４側に接続
し、クリーンガスを図中の破線で示すように吸引手段１
１側に流す。これによって、分岐部１４および計量管３
の入口から吸引手段１１の間（図２（ａ）中の模様地部
分１５）は、クリーンガスによって洗浄を行うことがで
きる。分岐部１４、および分岐部１４と流路切替え弁５
との間の配管部分を洗浄することによって、時間的に濃
度変化が大きな試料の場合でも、信頼性の高い定量値を
得ることができる。

【００１９】次に、ガス試料の採取動作について説明す
る。吸引手段１１を駆動して試料ガス源１０に対して圧
力を下げた状態とし、ガス試料を引き込む。計量管３へ
のガス試料の導入は、この引き込んだガス試料を分岐部
１４から分流して行う（図３（ａ））。

【００２０】図３（ｂ）において、ガス試料の採取準備
として、流路切替え弁５を閉じ、流路切替え弁６を真空
ポンプ７側とした状態で、真空ポンプ７を駆動して計量
管３およびその前後の配管内のガスを吸引し（図３
（ｂ）の破線）、真空にする。真空とした後、流路切替
え弁７を閉じることによってサンプリングの準備が完了
する。

【００２１】次に、図３（ｃ）において、流路切替え弁
５を試料ガス源１０側に切り替え、試料ガス源１０側と
計量管３との間の圧力差によってガス試料を計量管３内
に導入し、流路切替え弁５を閉じる。これによって、計
量管３内へのガス試料の導入が完了する。図３（ｃ）中
の計量管３の斜線は、採取した試料を示している。この
とき、圧力計９によって計量管３内のガス試料の圧力を
測定することによって、導入するガス試料の量を調節す
るともに測定を行うことができる。

【００２２】次に、図３（ｄ）において、流路切替え弁
５，６を操作して、計量管３側の一端をクリーンガス源
４に接続し、計量管３側の他端を捕集チューブ２に接続
する。このとき、捕集チューブ２は、加熱，冷却手段８
によって冷却しておく。この状態で、クリーンガス源４
からクリーンガスを計量管３を通して捕集チューブ２に
送る（図３（ｄ）中の破線）。所定時間あるいは所定流
量を流した後、流路切替え弁５，６を閉じる（図４
（ｅ））。これによって、計量管３内に採取した試料お
よび配管内に吸着した試料を全て捕集チューブ２内に捕
集することができる。図４（ｅ）中の捕集チューブ２の
斜線は、捕集した試料を示している。

【００２３】この後、図４（ｆ）において、加熱，冷却
手段８を加熱して捕集チューブ２に吸着した成分をガス
クロマトグラフ等の分析装置側に放出して、一サンプリ
ング処理を終了する。なお、このとき、クリーンガス源
４からクリーンガスを捕集チューブ２側に送って、放出
成分の分析装置への導入を促すことができる。このサン
プリング終了時において、計量管３はクリーンガスによ
って付着成分はパージされているため、成分を捕集チュ
ーブ２に移動するとともに同時に洗浄が行われ、別途に
洗浄を行う必要がなく、次のサンプリングを行うことが
できる。

【００２４】図５は、前記図３（ａ）〜（ｃ）のガス試
料の計量管３への他の導入方法を説明する図である。試
料ガス源の圧力が計量管内の圧力よりも高い場合には、
流路切替え弁７を大気側として計量管内の圧力を大気圧
と平衡させた後（図５（ａ））、流路切替え弁５を試料
ガス源１０側とするとともに流路切替え弁６を閉じ、試
料ガス源１０側の圧力によってガス試料を計量管３内に
導入する（図５（ａ））。この場合には、計量管３内を
真空にする真空ポンプを省略することができる。

【００２５】次に、図６，図７を用いて本発明のガス試
料採取装置の他の構成について説明する。なお、図６，
図７に示す構成では、図１に示す構成と相違する部分の
みを示し、共通する構成については省略して示してい
る。図６（ａ）は複数の計量管３を切替え手段を介して
並列に設け、流路切替え弁５，６によって接続の切り替
えを行うものであり、計量管３ａと計量管３ｂの２本の
計量管を接続した例を示している。この構成によれば、
流路切替え弁の切り替えによってガス試料を連続して複
数本の計量管に導入することができる。

【００２６】図６（ｂ）は１本の計量管３に対して切替
え手段６を介して複数本の捕集チューブ２を接続する構
成とするものであり、捕集チューブ２ａ，２ｂを接続し
た例を示している。この構成によれば、複数のサンプル
を得ることができる。また、図６（ｃ）は計量管３と捕
集チューブ２との組み合わせを複数組用意し、これらの
組み合わせを切替え手段５，６を介して並列に設けるも
のであり、これによって、ガス試料の連続採取を行うこ
とができる。

【００２７】図７（ａ）は真空ポンプ７を試料ガス源１
０側の流路切替え弁５に接続する構成であり、また、図
７（ｂ）はクリーンガス源４および捕集チューブ２の接
続を図１の構成と入れ換えて接続する構成である。図６
（ａ）および図６（ｂ）の構成においても、流路切替え
弁の切り替えによって、図１に示す構成と同様の動作を
行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、測定成分の定量を
向上させることができるガス試料採取装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス試料採取装置の概略を説明するた
めのブロック図である。

【図２】本発明のガス試料採取装置の流路の洗浄を行う
動作を説明するための図である。

【図３】本発明のガス試料採取装置のガス試料の採取動
作を説明するための図である。

【図４】本発明のガス試料採取装置のガス試料の採取動
作を説明するための図である。

【図５】本発明のガス試料採取装置のガス試料の別の採
取動作を説明するための図である。

【図６】本発明のガス試料採取装置の他の構成を説明す
るためのブロック図である。

【図７】本発明のガス試料採取装置の他の構成を説明す
るためのブロック図である。

【符号の説明】

１…ガス試料採取装置、２…捕集チューブ、３…計量
管、４…クリーンガス源、５，６…流路切替え弁、７…
真空ポンプ、８…加熱，冷却手段、９…圧力計、１０…
試料ガス源、１１…吸入手段、１２…濾過材、１３…ヒ
ータ手段、１４…分岐部、１６…流量制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス試料を捕集し、ガス試料中の測定成
   分を脱着する捕集チューブと、クリーンガスを供給する
   クリーンガス源と、一端に捕集チューブを、他端にクリ
   ーンガス源を、また、いずれか一方の端部に試料ガス源
   をそれぞれ切替え手段を介して接続した計量管とを備
   え、前記計量管は、試料ガス源との間の圧力差によって
   所定量のガス試料を採取し、該採取した試料をクリーン
   ガス源から供給されるクリーンガスによって捕集チュー
   ブに導入して捕集することを特徴とするガス試料採取装
   置。