JPS59202041A - 液体サンプルの採取方法とその装置 - 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】 本発明は液体サンプルの採取方法およびその装置に関し
、より詳細にはエアリフト、真空吸引等によって気液混
相状態で移送されてきた放射性溶液または有毒物質溶液
等の液体から気相を分離したのち、液相を高精度かつ安
全に採取する方法とその装置に関する。

従来、放射性溶液あるいはシアン、・・ロゲン等の有毒
物質を含む溶液等の液体は放射線による生体被曝、ある
いは安全性等の問題から、通常用いるようなサンプリン
グ法は採用できず、密閉系におけるサンプリングが採用
されてきた。

以下、例を放射性溶液のサンプリングをとり説明すれば
、貯槽から距離を置いて、鉛の遮蔽体で囲まれた金属ボ
ックスを設置し、この金属ボックス中に第１図に示すよ
うなサンプリング容器１を置き、貯槽からエアリフト、
真空吸引等によって放射性溶液をサンプリング容器１に
移送していた。

すなわち第１図において、放射性溶液は気液混相状態で
液体供給口２からサンプリング容器１内に流入し、容器
下部に形成されている制限オリフィス６によって流出液
量が制限されて液溜部４に滞溜し、液体排出口５から矢
印Ａに沿って溢流する。

一方、液溜部４には中空針６が挿入されており、この釧
６に高真空に吸引されたサンプル瓶（以後、ジャグとい
う）７のゴム栓８を刺し込めば、サンプリング容器１と
ジャグ７との真空度差により、ジャグ７に放射性溶液が
吸引されてサンプリングが行なわれ、７ヤク７は針６か
ら引き抜かれた後に気送によって、たとえば分析室に送
られていた。

しかしながら、かから従来の溶液サンプリング方法では
、液溜部４における気液分離が不十分なために、溶液中
に混入された気相がサンプリングの際に気泡状で液と共
に針６を通して７ヤグ７に送られるので、ジャグ７に採
取した液量が変動し、分析に必要な液量を精度良く採取
できない欠点があった。

このような欠点を回避するだめにサンプリング容器内に
所定量の液が充てんされた時点で液のサンプリング容器
内への供給を止め、液が前記制限オリフィスを通過して
排出される間にサンプリングを行う方法が知られている
が、この方法であると、ある決められた時間内にサンプ
リングを行なわなければならないこと、又サンプリング
用時間を引き延ばすためには、サンプリング容器の容量
を太きくしなければならず、そのため被曝量が増大する
という問題があった。

又、気液混相流の流入時に気体と液体が交互に流入する
場合で、気体のみが入ってきた場合には、オリフィスか
らの液の流出による液溜部の液面低下によりサンプリン
グができないこともある。

寸だ、液溜部４では十分な液置換が行なわれず、液体供
給口２から供給されだ液は、液溜部の上層のみを流れて
直ちに溢流、排出され、液溜部下では十分な液置換が行
なわれず、テッドスペースが形成される。

したがって、液溜部４の溶液は常に流入溶液を代表する
性状を有するとは云いがたく、サンプリング誤差を招く
ようになる。もしも液溜部４の上層からサンプリングす
るように針６の位置を設置すれば、上述したように気相
の混入が一層増大する。

更に放射性溶液中には金属微粉その他の固形分（以下、
スラッジと称する）が含まれている場合には、かかるス
ラッジがオリフィス３上に沈澱、堆積し、サンプリング
終了後にオリフィス３から溶液が排出された後も容器１
内に残留して放射線量増大の原因となった。

更に残留スラッジが乾固し、オリフィス６を詰まらせて
放射性溶液の排出をさまたげたり、場合によってはオリ
フィスを完全に閉塞してしまい、容器１には閉塞を取り
除く機構が全くないので、溶液が排出不能となる。

この溶液の残留は、次回のサンプリングにおいてザンプ
リング溶液に混入してくることとなる為、分析誤差を引
き起すこととなるし、又、残留溶液による放射線量の増
大という新たな問題を発生させることにもなる。

そこで本発明は、かかる従来の欠点を解消すべくなされ
たものであり、液溜部４への気相の混入を防止し、液溜
部で溶液の十分な液置換がなされるので、流入した溶液
を代表する性状の溶液をサンプリングすることができ、
又、スラッジによる詰りの可能性をまったくなくしたな
どの特長を有するものである。

すなわち本発明の液体サンプルの採取方法は、容器下部
より供給された気液混相流を容器内で、上向流の気液混
和部と下向流の液溜部とに区画して、循環流を形成させ
、前記液溜部から液体サンプルを採取するとともに、容
器側面に設けられた排出口より気液を排出させることを
特徴とするものである。

また本発明の液体サンプルの採取装置は、容器本体内に
邪魔板を設けて該容器本体内を気液混相部と液溜部に区
分し、前記気液混相部の下方に液体供給口を、前記液溜
部の上方に液体排出口を夫々設け、前記液溜部に前記容
器本体を貫通してサンプリング用中空針を設置したこと
を特徴とするものである。

以下、図面に示した実施例にもとづき本発明を説明する
。

第２図は本発明の第１実施例を示し、容器本体１０内は
邪魔板１１によって気液混相部１２と液溜部１６とに区
分されている。

気液混和部１２の底部には液体供給口１４が設けられ、
寸た液溜部１６の上方には液体排出口１５が設けられて
いる。

邪魔板１１の上方および下方には間隙１６および１７が
夫々形成され、これにより気液混相部１２と液溜部１６
との間には液循環系が形成される。

邪魔板１１の容器本体内の位置は、気液混相部１２へ入
る気液混相流の一部が邪魔板１１下方の間隙１７を通っ
て液溜部１６へ流入することによって、循環流の形成を
妨げること及び液溜部１６へ気泡が混入することを防止
できる程度に、液体供給部１４から気液混相部１２へ通
じる部分に位置する開孔部２４から、ある程度距離を置
いて設けられる。

好ましくは、第２図に示すように容器の壁から邪魔板１
１までの距離１２は、間隙１７の巾−によるが開孔部２
４の第２図に示す距離２．の少なくとも２倍にとること
が望ましい。

気液混相部１２と液溜部１６との区分は、必らずしも邪
魔板１１に限定されるものではない。

たとえば、液体供給部１４からの気液を受は液溜部との
堰の役割を図すパイプを配置することも出来る。

まだ、上記邪魔板１１は、垂直に設置させることに限定
するものではなく、傾斜していても差支えない。

液溜部１３の底部１８は平坦でも良いが、後述する如く
流入する溶液との液置換をより良好に行なわせて、液溜
部１３における液置換を阻害するテントスペースを排除
し、溶液中にスラッジが含捷れる場合には、液溜部１６
の底部１８にスラッジが沈澱、堆積することを防止する
ために、底部１８に傾斜をつけることが好捷しい。

更に本発明では、液溜部１３には容器本体１０を貫通し
てＬ字型のサンプリング用中空針１９が取り付けられて
いる。

針１９の位置は、針先端部の針孔２０からの液相れを防
止するために、液体排出口１５の内径上端より上側にノ
ヤグ側の針先端部が位置するように設置するのが好まし
い。

また液溜部１６における針１９の位置は循環流の流速を
考えると、邪魔板１１に遠い方が線速が速いので、液置
換が完全になされている場所として邪魔板１１から遠い
位置に取付けるのが良い。

なお、中空針１９はＬ字型に限定されるものではなく、
直線状のものを容器本体１０の上方に向は貫通して設け
ることもできる。

次に本発明のサンプル採取装置の具体的１例を示す。

液溜部１３　　　　　　　１５　ｃｃ。

気液混相部１２　　　　　　　３５　ｃｒ−邪魔板上部
間隙１６　　　　　２５ＣＣ。

邪魔板１１の下方間隙１７　　　６ｍｍ邪魔板１１全長
　　　　　　　４５ｍｍ液体供給口１４内径　　　　　
　９　ｍｍφ液体排出口１５内径　　　　　１５ｍｍφ
なお、液溜部１３の容量は必要サンプル量の２倍以上に
するのが好ましい。

また、これらの数値は混入スラッジの粒間や濃度、液流
入量、ガスホールドアツプ等の値によって適宜、変更す
ることができる。

次に作用を第３図にもとづき説明する。

エアリフト等によって溶液は貯槽等（図示せず）から連
続的に供給され、気液混和状態で液体供給口１４から容
器本体１０に流入する。

この気液混相流は気液混相部１２を上向流で流れ、気液
混相部上面で気液分離された気体は矢印Ａに沿って邪魔
板１１の上方間隙１６を通って液体排出口１５から排出
される。

一方、液は邪魔板１１の上端を乗り越えて液溜部１３に
流入する。つまり邪魔板１１は気液分離の役目をしてお
り、この結果、気液混相部１２から液溜部１３への気泡
の巻き込みが防止される。

液溜部１６に流入した溶液は、その一部が排出口１５に
導かれるが、大部分は、液相のみの液溜部１３と気液二
相の気液混和部１２との間の見掛は密度の差と、気液混
相部１２の上向流がもたらす上向きの流れに引張られて
液溜部１３を矢印Ｂに沿って下降する下向流となり、邪
魔板１１の下方間隙１７を通って再び気液混相部１２に
流入し、循環流を形成する。

このように気液混相部１２と液溜部１６との間で循環流
を形成させながら、サンプリング用中空釧１９を１０　
”　Ｔｏｒｒ程度の真空のジャグ２２のゴム栓２３に刺
し込めば、ジャグ２２と容器本体１０内の真空度の差に
よって、液溜部１６から溶液がジャグ２２に吸引されて
サンプリングが行なわれる。

第４図は、本発明の第２実施例で、容器本体１０内に邪
魔板を設けるかわりに、液体供給口からの気液を上方に
供給し、しかも液溜部と区画ずべく、パイプ２５を設け
た場合を示すものである。

以上述べたように本発明によれば下記するような効果を
奏することができる。

（イ）　容゛器本体内は邪魔板１１によって液溜部１６
と気液混相部１２とに区分されている。そして液溜部１
３は気液分離後の溶液のみが存在するのに対して、気液
混相部１２では気泡を含むので両者の見掛は密度は液溜
部１６に比較して気液混相部１２の方が小さくなる。

まだ、邪魔板１１の下方間隙１７においては、気液混相
流の上向流の影響によって上向きに引揚げようとする力
が働く一方、逆に邪魔板１１の上方間隙１６では、邪魔
板１１をオーバーフｏ　−した溶液が液溜部１６に上か
ら流入するので下向きに押し下げようとする力が働く。

これらの力学的バランスによって、邪魔板１１を越えて
液溜部１６に流入した溶液は、一部が液体排出口１５を
経て流出する外は、間隙１７を通して再び気液混相流に
合流する循環流を形成する。この循環流が液溜部１６に
おける溶液が直ちに排出し、サンプリング針の下端で、
テッドスペースが形成されるのを防止する。

したがって、液溜部１６における液置換が完全に行なわ
れ、不完全な液置換にもとづくサンプリンダ誤差を解決
することができる。

（ロ）　気液混相部１２に流入した気液混相流は気液混
和部１２上面で気液分離され、空気は上方間隙１６を通
って排出され、液溜部１３への気泡の巻き込みがなくな
るので、液溜部１３には溶液だけが存在することになり
、この結果、サンプリンク時に中空針１９の針孔中への
気泡の混入が防止され、常に一定量の溶液を採取するこ
とができ、安定した高精度のサンプリングが可能となる
。

（ハ）邪魔板１１の下方間隙１７の大きさは、邪魔板１
１の容器本体１０内における位置とも関係するが、基本
的には液体供給口１４から気液混相流が下方間隙１７を
通って液溜部１３に流入しない程度の範囲で適宜、設定
することができる。

従ってスラッジが詰まることのない間隔を設定すること
によって、スラッジによる間隙１７の目詰りを完全に解
消することができる。

に）　従来の溶液サンプルの採取装置では、前記第１図
について述べたように、サンプル用液溜部の液レベルを
確保するために、気液混合相流の供給口と排出口が共に
液溜部４の上部に設置されていた。

したがって、サンプリング終了後の液溜部の液排出のだ
めの、特別な構造として、たとえはオリフィスや専用排
出管を必要としだ。

このため、気液混和流の流入時に気体と液体が交互に流
入する場合で、気体のみが入ってきた場合には、オリフ
ィスからの液の流出による液溜部の液面低下にＪ、Ｉ）
サンプリングができないことがある。

更に溶液中にスラッジを含む場合には、オリフィス等の
目詰りが大きな問題となる。

これに対して本発明では、気体のみが入ってきた場合で
も、容器に保持されている液体が循環し、液が流出しな
いので、液面低下がなく常に液溜部１６のレベルは確保
され、サンプリングに何ら支障をきたさない。又、気液
混相流の供給口１４が液溜部１６の下方に接続されてい
るので、ザングリング終了時には、この部分が液排出ラ
インの役目をはたずことにより、スラッジもなんら問題
なく排出される。

したがって、本発明では液排出のだめの特別な構造を全
く必要としないと共に、従来から大きな問題になってい
たスラッジによる目詰りの可能性も完全に解消すること
ができる。

（ホ）　この結果、本発明によれば、放射性溶液の安定
サンプリングの実現と信頼性の高いサンプル採取が可能
となり、液排出が容易で、しかも目詰りを起こさず、簡
単な構造の溶液サンプルの採取装置が提供される。

このように、本発明は、とりわけ放射性溶液のサンプリ
ング容器として、有用である。

放射性溶液のサンプリング容器の容量及び重量は、単な
るコスト面の要請のみならず、極力少なく抑える必要が
ある。

それは対象が被曝物質であり、被曝の危険性を回避する
ため小容量にしなければならないし、又ジャグの遠隔操
作（マニュピユレータ−、トング）の操作性を考慮する
と、小容量及び小重量にしなければならないからである
。

反面このことは、分析サンプルの適格なる採取及び分析
精度の向上という本来的目的に少なからず障害を起たす
こととなる。

例えば、繰返して行うサンプリングにおいて、前回のサ
ンプル時の液が、器壁等に残留し、分析誤差となって表
われるからである。

このように、本発明は、放射性溶液のサンプリングにと
９、著しい効果を示すものである。

しかし、放射性溶液のみならず、有毒物質を含む溶液な
どの液体、汚水、河川、潅水のサンプリング、採血等の
分野に巾広く利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液体サンプルの採取装置の縦断面説明図
、第２図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第３図
はその作用の説明図、第４図は本発明の第２実施例を示
す概念説明図である。 １０・・・容器本体、１２・・気相混合部、１６・液溜
部、１４・・・液体供玲口、１５・・・液体排出口、１
９・・・中空針。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦 ＝２０ 第１ＵＡ 第３凶 第　４　図 第１頁の続き ■出　願　人　千代田化工建設株式会社横浜市鶴見区鶴
見町１５８０番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　容器下部より供給された気液混相流を容器内で、上
   向流の気液混和部と下向流の液溜部とに区画して循環流
   を形成させ、前記液溜部から液体サンプルを採取すると
   ともに、容器側面に設けられた排出口より気液を排出さ
   せることを特徴とする液体サンプルの採取方法。 ２　容器本体内に邪魔板を設けて該容器本体内を気液混
   相部と液溜部とに区分し、前記気液混和部の下方に液体
   供給口を、前記液溜部の上方に溶液排出口を夫々設け、
   前記液溜部に前記容器本体を貫通してサンプリング用中
   空針を設置したことを特徴とする液体サンプルの採取装
   置。