(57)【要約】  【課題】熟練した作業を要することなく、容易かつ高精度に希釈ガスを得ることができる構成簡単な希釈装置を提供する。  【解決手段】流量比混合法により希釈対象ガスと希釈用ガスとを所定の流量比により混合する希釈装置において、希釈対象ガスとしての試料ガスＧＡが予め充填される第１の空間と、希釈用ガスＧＢが供給される第２の空間としての容器内空間１’と、第１，第２の空間を分離し、かつ、圧力により変形可能な隔壁としての捕集バッグ２と、捕集バッグ２内に入口側が連通し、かつ、出口側が希釈ガス排出用配管７に連通する第１の流体抵抗部５と、容器内空間１’に入口側が連通し、かつ、出口側が前記配管７に連通する第２の流体抵抗部６と、を備え、捕集バッグ２の変形により、捕集バッグ２内外の圧力を等しくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量比混合法により希釈対象ガスと希釈用ガスとを所定の流量比により混合する希釈装置において、
希釈対象ガスが予め充填される第１の空間と、
希釈用ガスが供給される密閉された第２の空間と、
第１，第２の空間を分離し、かつ、圧力により変形可能な隔壁と、
第１の空間に入口側が連通し、かつ、出口側が希釈ガス排出用配管に連通する第１の流体抵抗部と、
第２の空間に入口側が連通し、かつ、出口側が前記希釈ガス排出用配管に連通する第２の流体抵抗部と、を備え、
前記隔壁の変形により、第１の空間の圧力と第２の空間の圧力とを等しくすることを特徴とする希釈装置。
【請求項２】
請求項１に記載した希釈装置において、
前記隔壁を、伸縮自在な材料からなる捕集バッグにより形成したことを特徴とする希釈装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した希釈装置において、
前記希釈ガス排出用配管に、バルブを配置したことを特徴とする希釈装置。
【請求項４】
請求項３に記載した希釈装置において、
前記バルブの入口側または出口側から分岐させた配管に、別のバルブを配置したことを特徴とする希釈装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載した希釈装置において、
前記第１の流体抵抗部の入口側にバルブを配置したことを特徴とする希釈装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載した希釈装置において、
前記第２の空間に連通する第３の流体抵抗部を配置したことを特徴とする希釈装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを所望の希釈率で希釈するための希釈装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、測定可能レンジ（最大目盛値）が１００ｐｐｍの分析計を用いて濃度が１８０ｐｐｍの試料を測定することは不可能であり、その場合には、測定可能レンジがより大きい分析計を使用するか、試料を希釈してその濃度を元の分析計の測定可能レンジ内の値にする必要がある。
周知のように、希釈とは、目的成分を含む物質を目的成分を含まない物質と混合して目的物質の濃度を小さくすることであり、前述の例で言えば、濃度が１８０ｐｐｍの試料を１／２に希釈すると９０ｐｐｍになって分析計の測定可能レンジ内に収まるため、この分析計を用いて測定することが可能になる。
【０００３】
また、上述した分析動作以外でも、例えば環境大気用窒素酸化物測定装置を校正する場合には、校正に必要な環境基準４０〜６０ｐｐｂ付近の低濃度標準ガスは存在しないため、現状では、校正用ガス調製装置により、ｊｃｓｓ（計量法校正事業者認定制度)によるトレーサビリティが確保されたｐｐｍ濃度の一酸化窒素(ＮＯ)標準ガスを零位調整標準ガス（ゼロガス）により希釈して、ｐｐｂ濃度の校正用標準ガスを調製している。
【０００４】
ここで、ガスの希釈方法としては、質量比混合法、体積比混合法（何れもJIS K0055：ガス分析装置校正方法通則を参照）のほかに、所望の希釈率に相当する流量比で希釈対象ガスと希釈用ガスとを混合する流量比混合法が知られており、その希釈装置にはマスフロー式希釈装置、キャピラリー式希釈装置等がある。以下、これらの構成を説明する。
【０００５】
図３はマスフロー式希釈装置の構成図であり、２１は希釈対象ガスとしてのＮＯ標準ガスが収容されたボンベ、２２は希釈用ガスとしてのゼロガスが収容されたボンベ、２３，２４は減圧弁、２５，２６は圧力計、２７，２８はマスフローコントローラ、４１，４２は配管を示している。
このマスフロー式希釈装置では、２台のマスフローコントローラ２７，２８によりＮＯ標準ガスとゼロガスとの流量比（すなわち希釈率）を所定値に制御して混合することにより、目的とするｐｐｂ濃度の校正用ＮＯ標準ガスを調製する。
【０００６】
また、図４はキャピラリー式希釈装置の構成図であり、図３におけるマスフローコントローラ２７，２８の代わりにキャピラリー２９，３０を配置したものである。
このキャピラリー式希釈装置は、各キャピラリー２９，３０の流体抵抗に応じた流量のガスを混合して希釈するものであり、減圧弁２３，２４を調整してキャピラリー２９，３０の上流側の圧力を等しくすることにより、キャピラリー２９，３０の上流下流間の圧力差をそれぞれ等しくしてＮＯ標準ガスとゼロガスとの流量比を一定に保っている。
なお、流体抵抗を実現する手段として、キャピラリーの代わりにオリフィスやノズルを用いる場合もある。
【０００７】
一方、自動車等の塗装工程における排出ガス等の試料ガスを採取して異なる場所の分析室にて分析する場合、フッ素樹脂等からなる捕集バッグを用いることがある。その際、採取した試料ガス中の目的成分濃度が分析計の測定可能レンジより高い場合には、より高レンジの分析計に交換するか、試料ガスを希釈する必要がある。
この時の希釈方法としては、試料ガスを採取した捕集バッグから一部をシリンジにより採取して別の捕集バッグに注入し、更に高純度空気を注入することにより試料ガスを希釈している。
【０００８】
上述したように、ガスの希釈方法は種々知られているが、図３，図４に示した校正用ガス調整装置では、標準ガスを収容したボンベ２１，２２が重く、持ち運びに不便である。また、零位調製標準ガスをゼロガス精製器によって代用すれば一方のボンベ２２は不要になるが、目的成分標準ガスを完全になくすには工夫が必要になり、希釈精度の点で問題がある。
【０００９】
更に、捕集バッグは校正用ガスの希釈にも適用可能であるが、捕集バッグを使用して試料ガスや校正用ガスを希釈する場合には、シリンジの使用や分注時の操作に熟練を要すると共に、いわゆる共洗いが困難であるため希釈作業を行う環境空気の影響を受けやすいという問題がある。
また、採取した試料ガスを別の捕集バッグに注入する際に残存ガスがあると希釈精度が低下するという不都合もある。
【００１０】
なお、捕集バッグを用いたサンプリング装置は特許文献１〜３を始めとして種々提供されている。これらの従来技術は、密閉容器内に捕集バッグを収納し、容器内部の圧力を増減させて捕集バッグの外表面に作用させることにより、試料を捕集バッグ内に採取したり捕集バッグ内の試料を分析計に供給するものであるが、試料ガスや校正用ガスの希釈動作については何ら開示されていない。
【００１１】
【特許文献１】実開昭５０−１０９６９２号公報（第１図）
【特許文献２】実開昭５２−４８４７７号公報（第２図）
【特許文献３】実開昭５２−１１４０８４号公報（第１図、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、従来技術では、捕集バッグを用いて採取した試料ガスや校正用ガスを簡単かつ高精度に希釈することができないという問題があった。
そこで本発明の解決課題は、流量比混合法に基づく希釈装置において、熟練した作業を要することなく、容易かつ高精度に希釈ガスを得ることができる構成簡単な希釈装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、流量比混合法により希釈対象ガスと希釈用ガスとを所定の流量比により混合する希釈装置において、
希釈対象ガスが予め充填される第１の空間と、
希釈用ガスが供給される密閉された第２の空間と、
第１，第２の空間を分離し、かつ、圧力により変形可能な隔壁と、
第１の空間に入口側が連通し、かつ、出口側が希釈ガス排出用配管に連通する第１の流体抵抗部と、
第２の空間に入口側が連通し、かつ、出口側が前記希釈ガス排出用配管に連通する第２の流体抵抗部と、を備え、
前記隔壁の変形により、第１の空間の圧力と第２の空間の圧力とを等しくするものである。
【００１４】
請求項２に記載した発明は、請求項１において、
前記隔壁を、伸縮自在な材料からなる捕集バッグにより形成したものである。
【００１５】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２において、
前記希釈ガス排出用配管に、バルブを配置したものである。
【００１６】
請求項４に記載した発明は、請求項３において、
前記バルブの入口側または出口側から分岐させた配管に、別のバルブを配置したものである。
【００１７】
請求項５に記載した発明は、請求項１〜４の何れか１項において、前記第１の流体抵抗部の入口側にバルブを配置したものである。
また、請求項６に記載した発明は、請求項１〜５の何れか１項において、前記第２の空間に連通する第３の流体抵抗部を配置したものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、希釈対象ガスが充填された捕集バッグを密閉容器内に収容することにより、前記捕集バッグを隔壁として第１，第２の空間を形成する。更に、これら第１，第２の空間にキャピラリー等からなる第１，第２の流体抵抗部の入口側をそれぞれ連通させてその出口側を合流させる。
これにより、第１，第２の空間の圧力が等しくなるように捕集バッグが変形し、第１，第２の流体抵抗部の入口、出口間の圧力差が等しくなるため、希釈対象ガス及び希釈用ガスが一定の流量比で流出して希釈ガス排出用配管にて合流することになり、希釈対象ガスは上記流量比に相当する希釈率で希釈される。
本発明によれば、従来のように希釈対象ガスをシリンジにより採取して分注するといった煩雑な作業、熟練を要する作業を行わなくても、所望の希釈率のガスを高精度に生成することができ、また、構造も簡単で低コストにて提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１は本発明の実施形態を示す概略的な構成図である。
図１において、１は密閉容器であり、その内部には希釈対象ガスとしての試料ガスＧＡ等が予め充填された捕集バッグ２が収納されている。３は試料ガスＧＡを希釈するゼロガス等の希釈用ガスＧＢが供給される配管であり、この配管３は途中で分岐した配管３ａが前記密閉容器１の内部であって捕集バッグ２の外部の空間（以下、容器内空間１’という）に連通している。
ここで、捕集バッグ２の内部空間は請求項における第１の空間を、容器内空間１’は第２の空間を、捕集バッグ２は隔壁を構成している。
【００２０】
捕集バッグ２には配管４が連結されており、この配管４は密閉容器１を貫通して外部の第１の流体抵抗部５に連通している。また、流体抵抗部５の出口側は希釈ガス排出用配管としての配管７に連通している。
一方、配管３ａが分岐した後の配管３は第２の流体抵抗部６に連通し、この流体抵抗部６の出口側は前記配管７に連通している。
なお、捕集バッグ２は、四弗化エチレンに代表されるフッ素樹脂等の伸縮自在で変形しやすい材料にて形成されていると共に、第１，第２の流体抵抗部５，６は、キャピラリー、オリフィスまたはノズル等から構成されている。
【００２１】
次に、この実施形態の使用方法について説明する。
まず、試料ガスＧＡを採取した捕集バッグ２を密閉容器１の内部に収納し、その後、配管３の入口から周囲圧力より大きい圧力で希釈用ガスＧＢを供給する。この希釈用ガスＧＢの圧力Ｐ２は、第２の流体抵抗部６の入口に加わると共に、配管３ａを介して容器内空間１’にも加わる。
捕集バッグ２は薄く変形しやすい材料で形成されているので、捕集バッグ２は試料ガスＧＡの圧力と容器内空間１’の圧力に応じて変形し、両方の圧力が釣り合った状態で安定する。従って、安定した状態では試料ガスＧＡの圧力と容器内空間１’の圧力とが等しくなり、捕集バッグ２から配管４を介して連結された第１の流体抵抗部５の入口の圧力Ｐ１は容器内空間１’の圧力、つまり第２の流体抵抗部６の入口の圧力Ｐ２と等しくなる。
【００２２】
すなわち、第１，第２の流体抵抗部５，６の入口の圧力Ｐ１，Ｐ２は等しく（Ｐ１＝Ｐ２）、これらの出口の圧力も共通の配管７により等しく保たれている。よって、第１，第２の流体抵抗部５，６の入口、出口間の圧力差が等しいため、各流体抵抗部５，６により設定された一定の流量比で試料ガスＧＡ及び希釈用ガスＧＢが流れ、これらのガスは配管７により合流、混合する。これにより、試料ガスＧＡは前記流量比に相当する希釈率にて希釈されることとなる。
【００２３】
なお、捕集バッグ２に規定容量以上の試料ガスＧＡを入れるとその圧力が高くなりＰ１＞Ｐ２となるため、流量比が一定にならなくなる可能性があるが、捕集バッグ２を密閉容器１に収納する前に捕集バッグ２の外観を目視することでその内圧の過不足をある程度判断することが可能である。
また、捕集バッグ２には若干の変形抵抗があることから、希釈用ガスＧＢの圧力はこの変形抵抗よりも十分に大きい値であることが必要である。但し、捕集バッグ２から第１の流体抵抗部５を介して排出されるガス流量が小さい場合には、捕集バッグ２の変形抵抗を無視することができる。
【００２４】
次いで、図２は、図１の構成を基本として実際に試料ガスを希釈する希釈装置の具体的構成を示したものである。
捕集バッグ２により採取してきた試料ガスＧＡの濃度が分析計（図示せず）の測定レンジより大きい場合には、前述したように捕集バッグ２を密閉容器１に収容し、希釈用ガスＧＢを流すことにより、配管７から所望の希釈率で希釈された試料ガス（以下、希釈ガスという）を流出させることができる。配管７の出口に別の捕集バッグ１１を取り付けておき、所定量の希釈ガスを採取して分析に使用すれば良い。
【００２５】
この場合、流体抵抗部５，６と捕集バッグ１１との間が配管７のみであると、捕集バッグ１１が破裂するおそれがあるため、捕集バッグ１１への供給量が所定値以上になったらリリーフする機能（リリーフバルブ）を備えることが望ましい。
例えば、図２（ａ）に示すごとく、捕集バッグ１１に所定量の希釈ガスが供給された時点で閉動作するストップバルブ１０を配管７に配置したり、配管７ａを分岐させ、捕集バッグ１１に希釈ガスが供給されてから一定時間経過後に開動作するオーバーフローバルブ９を配置すると良い。更に、元の捕集バッグ２に連通する配管４から配管４ａを分岐させてパージバルブ８を配置し、配管４の残留ガスのパージを短時間で行えるようにしても良い。
更に、図２（ｂ）に示すように、密閉容器１に第３の流体抵抗部１２を配置して容器内空間１’と連通させ、配管３ａの部分に緩やかな流れを作り、この配管３ａの部分の逆流を防ぐことで、流体抵抗部６に流れるゼロガスの汚染をなくすようにしても良い。
【００２６】
なお、上記実施形態は、分析計に供給する試料ガスを希釈するだけでなく、捕集バッグ２に希釈対象ガスとし校正用標準ガスを充填し、希釈用ガスＧＢとしてゼロガス精製器により発生させたゼロガスを供給することにより、所望の濃度の校正用ガスを簡易に調製することができる。
また、本発明は、希釈対象ガスと希釈用ガスとの圧力を等しくして第１，第２の流体抵抗部を介し合流させることにより所望の希釈率を得ることを骨子としており、密閉容器や捕集バッグの構造は図１，図２に示したものに限定されず、例えば、変形可能な隔壁を介して希釈対象ガスと希釈用ガスとが共存する構造であればいかなる構造でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態を示す概略的な構成図である。
【図２】図１の実施形態の具体的構成図である。
【図３】マスフロー式希釈装置の構成図である。
【図４】キャピラリー式希釈装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：密閉容器
１’：容器内空間
２，１１：捕集バッグ
３，３ａ，４，４ａ，７，７ａ：配管
５，６，１２：流体抵抗部
８：パージバルブ
９：オーバーフローバルブ
１０：ストップバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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