JPH10300647A - パッシブ型サンプラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無人によるサンプリングを可能とするパッシ
ブ型サンプラーを提供する。 【解決手段】 吸着剤を内部に収納する容器２と、この
容器内の吸着剤５に被吸着物質を吸着させる吸着部３と
を備え、吸着部は、容器の姿勢変化によって吸着剤と被
吸着物質との接触制御を行う機構を備える。サンプリン
グ開始において、容器の姿勢を変化させると、容器内に
収納した吸着剤に大気中の被吸着物質を接触させて、吸
着剤に被吸着物質を吸着させ、大気中の被吸着物質のサ
ンプリングを行う。サンプリング中に、容器の姿勢を変
化させて、吸着剤と大気中の被吸着物質との接触を止め
ることによって、被吸着物質のサンプリングを中断させ
ることができ、再度の容器の姿勢変化で、サンプリング
を再開させることができる。また、サンプリングの停止
は、前記中断と同様に、容器の姿勢変化による吸着剤と
被吸着物質との接触停止により行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋外、屋内の大気
中に含まれる大気物質を捕集するサンプリング装置の監
視に関し、特に大気物質を吸着剤に吸着させて捕集する
サンプラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】環境計測、排ガス測定、空気洗浄等の大
気物質を扱う処理行程では、大気中に浮遊するガス状物
質やエアロゾルを採取，捕集し、捕集した大気物質を分
析装置で分析を行っている。例えば、プラントや廃棄物
処理等の種々の産業分野で生じるガス状物質の監視モニ
ターや、環境監視モニターや排気ガスの監視モニター等
においては、特定のガス状物質やエアロゾル等を捕集
し、分析を行っている。この監視対象のガス状物質やエ
アロゾルは各処理工程中や環境内で、大気等の気体中に
浮遊する状態で存在する場合がある。このようなガス状
物質やエアロゾルの計測を行うには、大気中から試料を
採取する必要がある。

【０００３】大気中に浮遊するガス状物質やエアロゾル
を採取し捕集する方法は、従来より吸収瓶法、真空フラ
スコ法、注射筒法、捕集バック法等の種々の方法が知ら
れている。これらの捕集方法は、吸引ポンプで減圧した
各種容器内に試料を気体の状態で捕集するものであるた
め減圧装置等の装置を必要とする。これに対して、小型
で減圧装置等の動力を必要としないパッシブ型サンプラ
ーが提案されている。

【０００４】このパッシブ型サンプラーは、サンプラー
を測定環境中に配置するだけでサンプリングを行うもの
であり、測定装置側に気体の流れを制御する機構を持た
ず、測定環境内の気体の流れのみによって吸着物質と吸
着剤とを接触させて、吸着剤に被吸着物質を受動的に吸
着させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来から使用されてい
るパッシブ型サンプラーでは、封印した捕集用の容器や
袋を外気に取り出すことによってサンプリングを開始
し、再び容器を封印することによってサンプリングの中
断あるいは停止を行っている。そのため、複数の測定箇
所で同時刻に測定を開始したり、あるいは停止を行う等
のサンプリング制御を行うことは困難であるという問題
点がある。また、従来のパッシブ型サンプラーで行うサ
ンプリング時間は、サンプラーの設置から回収までの時
間によって定まり、該操作には人手を要するため、無人
によってサンプリング開始時刻やサンプリング時間の設
定を行うことは困難であるという問題点がある。

【０００６】そこで、本発明は前記した従来のパッシブ
型サンプラーの持つ問題点を解決し、無人によるサンプ
リングを可能とするパッシブ型サンプラーを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のパッシブ型サン
プラーは、サンプリングの開始、停止を容器の姿勢を変
化させることのみによって制御するものであり、これに
よって、サンプラーの設置や回収の人手による操作を要
することなく、無人によるサンプリングを行うことがで
きる。本発明のパッシブ型サンプラーは、吸着剤を内部
に収納する容器と、この容器内の吸着剤に被吸着物質を
吸着させる吸着部とを備え、吸着部は、容器の姿勢変化
によって吸着剤と被吸着物質との接触制御を行う機構を
備えることによって構成することができる。

【０００８】本発明のパッシブ型サンプラーによれば、
サンプリング開始において、容器の姿勢を変化させ、こ
の姿勢変化によって容器内に収納した吸着剤に大気中の
被吸着物質を接触させて吸着させ、大気中の被吸着物質
のサンプリングを行う。サンプリング中に、容器の姿勢
を変化させると、吸着剤と大気中の被吸着物質との接触
を止めることができ、これによって、被吸着物質のサン
プリングを中断させることができる。その後、再び容器
の姿勢を変化させると、吸着剤は被吸着物質と接触し、
サンプリングを再開させることができる。また、サンプ
リングの停止は、前記中断と同様に、容器の姿勢変化に
よる吸着剤と被吸着物質との接触停止により行うことが
できる。

【０００９】本発明の第１の実施態様の吸着部は、被吸
着物質の通過を可能とする分子拡散フィルターによって
構成するものであり、容器の姿勢変化によって吸着部に
吸着剤を移動させ、分子拡散フィルターを通して被吸着
物質を吸着剤に吸着させるものである。

【００１０】また、本発明の第２の実施態様の吸着部
は、容器の開口部に着脱可能であって、サンプリング終
了後、分析時に吸着部を容器から分離して、吸着剤を収
納した容器を分析管として使用することができる。ま
た、使用済みの容器内に未吸着の吸着剤を充填し、使用
済みの吸着部を取り付けることによって、容器と吸着部
の再利用が可能となる。

【００１１】本発明の第３の実施態様は、吸着部の分子
拡散フィルターを多孔質ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）で形成し、本発明の第４の実施態様は、容器
の吸着部を取り付ける部分と反対側の内部に石英ウール
を充填し、これによって、吸着剤のストッパーと、溶媒
抽出時の濾過材として使用することができる。

【００１２】本発明の第５の実施態様は、容器の開口端
にはテフロン栓を密栓可能とし、これによって、サンプ
リング時以外の容器内の吸着剤への被吸着物質の吸着を
防ぐことができる。

【００１３】

【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。本発明の実施の形態の構
成例について、図１の本発明のパッシブ型サンプラーの
一部を切り欠いた構成図、および図２の斜視図を用いて
説明する。パッシブ型サンプラー１は、内部に吸着剤５
を収納する容器２と、容器２内の吸着剤５に大気中の被
吸着物質を吸着させる吸着部３とを備える。

【００１４】容器２は、両端に開口部を有する端部２
１，２２を有し、該端部間を内部で連通する中空のパイ
プ状部材であり、ステンレス管等によって形成すること
ができる。また、この容器２はサンプリング後の分析に
おいて測定管として使用することができる。容器２の一
方の端部２１には吸着部３が脱着可能に取り付けられ、
他方の端部２２にはシリコン等の素材で形成される栓７
が脱着可能に取り付けられる。また、端部２２の容器２
の内側には石英ウール等の素材が充填されてストッパ６
が形成され、これによって、容器２内に充填される吸着
剤５が端部２２からこぼれ落ちないようにするととも
に、サンプリング後の分析において溶媒抽出時の濾過材
として使用することができる。

【００１５】吸着部３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオ
ロエチレン）の素材を用いて形成したチューブ状部材で
あり、該素材が与える分子拡散による分子移動性を利用
してフィルター３１を形成する。容器２内の吸着剤５
は、このフィルター３１を介して外気と接触し、被吸着
物質のサンプリングを行う。吸着３の一端はリング３３
を介してテフロン製の栓３２で密封され、他端は容器２
の開口端部２１に対して脱着可能である。この吸着部３
の容器２への着脱は、素材の弾力性によって吸着部３の
開口端を容器２の端部の外周にかぶせることによって行
うことができ、これによって、取り付け時には密着性の
良い取り付けが可能となり、サンプリング後には容易に
取り外すことが可能となる。

【００１６】吸着剤５は、例えば顆粒状に形成すること
によって、容器２の姿勢に応じて容器２内で移動可能に
収納されている。例えば、吸着分析３を容器２に取り付
けた状態で、容器２の端部２１を上方とし端部２２を下
方とする姿勢にすると、吸着剤５はストッパ６側に移動
する。逆に、容器２の端部２２を上方とし端部２１を下
方とする姿勢にすると、吸着剤５は吸着部３側に移動す
る。この吸着剤５が吸着部３側に移動した状態におい
て、吸着剤５は吸着部３のフィルター３１を通して被吸
着物質を吸着する。

【００１７】吸着剤５は、吸着を行う被吸着物質に応じ
て選択することができ、例えば、被吸着物質がホルムア
ルデヒド等のカルボニル化合物の場合には、吸着剤とし
て２．４−ジニトロフェニヒドラジンやトリエタノール
アミンを用いことができる。なお、２．４−ジニトロフ
ェニヒドラジンを用いた場合には液体クロマトグラフで
分析を行い、トリエタノールアミンを用いた場合には分
光光度計で分析を行うことができる。

【００１８】また、低沸点の揮発性有機物化合物を吸着
する場合には、炭素系のポーラス型吸着剤を用い吸着し
てガスクロマトグラフを用いた質量分析を行い、高沸点
の揮発性化合物を吸着する場合には、炭素系の非ポーラ
ス型吸着剤を用いて吸着してガスクロマトグラフを用い
た質量分析を行う。

【００１９】次に、図３および図４のフローチャートを
用いて、前記したパッシブ型サンプラーの動作について
説明する。図３において、符号Ａは測定前のパッシブ型
サンプラーの容器２を示し、容器２の両端には、シリコ
ン製の栓７が取り付けられ、内部に収納された吸着剤５
は外気と接触しないよう分離されている。また、符号Ｂ
は測定前の吸着部３のフィルター３１を示している。サ
ンプリングを行う場合には、前記容器２の一方の端部を
封印している栓７を取り外し、代わりに吸着部３を取り
付ける。この吸着部３の取り付けは、容器２の端部周囲
にフィルター３１の開口端をかぶせることによって行う
ことができる。

【００２０】吸着部３を取り付けた容器２は、符号Ｃで
示すように、吸着部３側が上方となる姿勢をとらせる。
この容器２の姿勢によって、容器２内の吸着剤５は下方
に移動し、吸着部３から離れた位置となる。吸着部３の
フィルター３１は、大気中の被吸着物質を通過可能な特
性であるが、容器２の内部では気体の流れはほとんどな
いため、フィルター３１を通過した被吸着物質は、吸容
器２内においてフィルター３１から離れた位置の吸着剤
５にはほとんど到達せず、到達したとしても誤差範囲内
である。したがって、図３中の符号Ｃに示す姿勢では、
サンプリングは行われない。なお、符号Ｃの状態におい
て、吸着部３をカバーで被うことによっって、吸着剤５
への被吸着物質の吸着をより有効に防ぐことができる。

【００２１】符号Ｃの状態において、測定を開始する場
合には（ステップＳ１）、図３中の符号Ｄに示すように
容器２を反転させる。容器２を反転させると、容器２内
に収納されている吸着剤５は吸着部３側に移動する。こ
の吸着剤５の移動によって、吸着剤５はフィルター３１
を介して外気と接触することになる。フィルター３１は
大気中の被吸着物質を通過させる特性を有しているた
め、吸着剤５は通過した被吸着物質を吸着し、サンプリ
ングを行うことができる（ステップＳ２）。

【００２２】符号Ｄのサンプリング状態から、サンプリ
ングを一時中断する場合には（ステップＳ３）、再び容
器２を反転させて符号Ｅに状態とする。この容器２の反
転によって、容器２内の吸着剤５は吸着部３から離れた
位置となり、吸着剤５への被吸着物質に吸着が一時停止
される（ステップＳ４）。再び、吸着を再開する場合に
は（ステップＳ５）、再び容器２を反転させる。この容
器２の反転によって、容器２内の吸着剤５は吸着部３側
に移動し、吸着剤５への被吸着物質に吸着が再開される
（ステップＳ６）。

【００２３】サンプリングを終了する場合には（ステッ
プＳ７）、再び容器２を反転させて符号Ｅの状態とす
る。この容器２の反転によって、容器２内の吸着剤５は
吸着部３から離れた位置となり、吸着剤５への被吸着物
質の吸着が停止し、サンプリングが終了する（ステップ
Ｓ８）。

【００２４】サンプリングが終了した後に分析を行う場
合には、符号Ｆに示すように容器２から吸着部３および
栓７を取り外し、分析装置に取り付けることにより分析
を行う。このとき、容器２は分析装置において、測定管
として使用することができる。分析が終了した後は、次
のサンプリングのためのパッシブ型サンプラーを形成す
ることができる。

【００２５】図５は本発明のパッシブ型サンプラーを用
いた自動サンプリングを説明するための図である。図５
において、自動サンプリング装置は、収容部１０と選択
部１１と姿勢変化部１２と露出部１３とを備える。収容
部１０は、単数あるいは複数本のパッシブ型サンプラー
１を保持し収容する部分であり、この収容器１０には、
吸着部が外気と直接接触しないようなカバーを設けるこ
ともできる。なお、サンプリング前の状態では、この収
容部１０に収容される容器内にはサンプリングが済んで
いない吸着剤が充填されている。

【００２６】選択部１１は、収容部１０から所定のパッ
シブ型サンプラー１を選択する部分であり、収納部１０
から取り出して姿勢変化部１２に移送する機能を備える
こともできる。姿勢変化部１２は、選択部１１で選択し
たパッシブ型サンプラーの姿勢を変化させることによっ
て、吸着部に対する吸着剤の位置を変更する部分であ
り、サンプリングの開始時および再開時には吸着部が下
方となるように容器の姿勢を変化させ、また、サンプリ
ングの中断時、および停止時には吸着部が上方となるよ
うに容器の姿勢を変化させる部分である。

【００２７】また、露出部１３は、吸着部を介して容器
内の吸着剤に被吸着物質を吸着させる部分であり、少な
くとも吸着部が外気と触れるような位置に配置すること
によて、サンプリングを行う。なお、選択部１１および
姿勢変化部１２は、収容部１０と同位置に設けること
も、分離した異なる位置に設けることもできる。上記し
た構成の各部は周知の機構によって自動化が可能であ
り、図示しない制御装置を用いて制御し、所定の時刻で
のサンプリング開始、中断、再開、停止を行うことがで
きる。

【００２８】図６は、本発明のパッシブ型サンプラーの
姿勢変化のための一構成例を説明するための図である。
図６において、姿勢変化手段１２は、容器２を回転ある
いは回動可能に保持する機構である。図６（ａ）は、吸
着部３を上方位置とする容器の姿勢を示している。この
状態から、姿勢変化手段１２を矢印の方向に回転させる
と、図６（ｂ）に示すように、吸着部３は下方位置に移
動し、サンプリングが可能な状態となる。姿勢変化手段
１２を再び駆動して、容器を矢印の方向に回転させる
と、吸着部３は上方位置に移動し、サンプリングは停止
する。この、姿勢変化手段２は、周知の駆動機構で実現
することができ、その駆動制御も周知の制御機構で行う
ことができる。

【００２９】次に、本発明のパッシブ型サンプラーを用
いてサンプリングした被吸着物質の分析装置の一構成例
の概略について図７を用いて説明する。図７において、
分析装置１４は、加熱脱離法による装置であり、加熱に
よって吸着した被吸着物質を吸着剤から脱離させるため
の加熱炉１４ａ，１４ｃと、水分を凝縮させてトラップ
管１４ｄでの氷結を防止するための冷却コンデンサー１
４ｂと、ガスクロマトグラフィー１４ｅに測定成分を送
り出すためのトラップ管１４ｄと、質量分析装置等に接
続されるガスクロマトグラフィー１４ｅを備える。本発
明のパッシブ型サンプラーの容器は、加熱炉１４ａ，１
４ｃに取り付ける測定管としてそのまま使用することが
できる。

【００３０】なお、低沸点の揮発性化合物を吸着する場
合には、吸着剤としてポーラス型吸着剤を用い、容器を
加熱炉１４ａに取り付ける。この場合には、水分がトラ
ップ管１４ｄ内で氷結して目詰まりをおこさないよう
に、冷却コンデンサー１４ｂで０℃に保つことによっ
て、水分を凝集させて除去する。また、高沸点の揮発性
化合物を吸着する場合には、吸着剤として非ポーラス型
吸着剤を用い、冷却コンデンサー１４ｂでの凝集を防ぐ
ために容器を加熱炉１４ｃに取り付ける。

【００３１】また、図８は、本発明のパッシブ型サンプ
ラーのその他の構成例を説明するための図である。図８
に示す構成例は、吸着部３を容器２の外周部分にその軸
方向に移動可能に設ける構成例であり、容器２の姿勢変
化によって吸着部を移動させてサンプリング制御を行う
ものである。

【００３２】吸着部３は、フィルター３１とシャッター
３５とを容器２の外周を被うように連結して円筒状に形
成し、容器２の姿勢変化に応じて容器２の軸方向に移動
可能とするものである。また、容器２の外周面の一部に
は開口部３４が形成され、該開口部３４の容器２内には
吸着剤５が充填されている。

【００３３】図８（ａ）は、サンプリング前あるいはサ
ンプリング後の状態を示し、容器２の開口部３４はシャ
ッター３５によって外気との接触が断たれ、吸着剤によ
る被吸着物質の吸着は行われない。また、図８（ｂ）
は、サンプリング中の状態を示し、容器２の開口部３４
はフィルター３４を通して外気と接触し、吸着剤による
被吸着物質の吸着が行われる。

【００３４】また、本発明の実施態様によれば、無人に
よる自動サンプリングを可能となり、サンプリング開始
時刻、サンプリング停止時刻、サンプリング時間、サン
プリング位置等を任意に設定し、自動で制御することが
できる。本発明の実施態様によれば、吸着剤を収納する
容器を分析管として使用することができる。また、使用
済みの容器内に未吸着の吸着剤を充填し、使用済みの吸
着部を取り付けることによって、容器と吸着部の再利用
が可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパッシブ
型サンプラーによれば、無人によるサンプリングを可能
とするパッシブ型サンプラーを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパッシブ型サンプラーの一部を切り欠
いた構成図である。

【図２】本発明のパッシブ型サンプラーの斜視図であ
る。

【図３】本発明のパッシブ型サンプラーの動作を説明す
るための図である。

【図４】本発明のパッシブ型サンプラーの動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図５】本発明のパッシブ型サンプラーを用いた自動サ
ンプリングを説明するための図である。

【図６】本発明のパッシブ型サンプラーの姿勢変化のた
めの一構成例を説明するための図である。

【図７】本発明のパッシブ型サンプラーを用いてサンプ
リングした被吸着物質の分析装置の一構成例の図であ
る。

【図８】本発明のパッシブ型サンプラーのその他の構成
例を説明するための図である。

【符号の説明】

１…パッシブ型サンプラー、２…容器、３…吸着部、５
…吸着剤、６…ストッパ、７，３２…栓、１０…収容
部、１１…選択部、１２…姿勢変化手段、１３…露出
部、１４…分析装置、１４ａ，１４ｃ…加熱炉、１４ｂ
…冷却コンデンサー、１４ｄ…トラップ管、１４ｅ…ガ
スクロマトグラフィー、２１，２２…端部、３１…フィ
ルター、３４…開口部、３５…シャッター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着剤を内部に収納する容器と、前記容
   器の吸着剤に被吸着物質を吸着させる吸着部とを備え、
   前記吸着部は、容器の姿勢変化によって吸着剤と被吸着
   物質との接触制御を行う機構を備えることを特徴とする
   パッシブ型サンプラー。