(57)【要約】【課題】複数の材料や部品から構成される物品の化学物質放散状態の模擬的評価と化学物質放散の相関関係の解明が可能な気体測定用装置を提供する。【解決手段】気体の入口流路１ａ，２ａ，３ａおよび出口流路１ｂ，２ｂ，３ｂを有し、換気可能かつ容積可変である空洞型の複数の容器１，２，３の入口側上流に気体供給手段４，５，６を設置し、また、出口側には複数の容器１，２，３から流出した気体が流量制御手段流量制御手段７，８，９を通過した後で混合される混合器１０、およびこの混合器１０で混合した気体を合成する合成容器１１を接続したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の入口流路および出口流路を有し換気可能かつ容積可変である空洞型の複数の容器と、それぞれの容器の入口側上流に設置した気体供給手段と、それぞれの容器の出口側に設置された流量制御手段と、複数の容器から流出した気体が流量制御手段を通過して後の流路上で混合される混合器と、混合器の後流側に設置して気体の入口流路および出口流路を有する換気可能な空洞型の合成容器とを備えた気体測定用装置。
【請求項２】
複数の容器がそれぞれ加熱手段および温度制御手段を備えた請求項１に記載の気体測定用装置。
【請求項３】
混合器が複数の容器から供給される気体を独立に混合する混合制御手段を備えた請求項１または２に記載の気体測定用装置。
【請求項４】
複数の容器が入口流路上流に供給する気体の浄化手段を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の気体測定用装置。
【請求項５】
複数の容器の出口流路に冷却手段を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の気体測定用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物体表面および内部からの化学物質放散量を測定するための気体測定用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の揮発性化合物量の測定は、被測定物を一定容積の容器に設定し、所定の温湿度において一定の換気条件の下、気体中の化学物質量を定性定量分析することで行われ、これに必要な気体測定用装置は、温度や不純物濃度などの所定の測定条件を満足するために、測定対象となる物体（被測定物）を設置する容器を備え、また容器内部とその容器を設置する空間の気体浄化や温湿度制御が可能な手段を有している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、図３に示すように、所定の内部体積を有する容器２４と、空気供給装置２５と、空気清浄装置２６と、流量制御装置２７、温度制御装置２８、空調装置２９などから構成されている。被測定物からの揮発性化合物の放散量は、温度によって変化するため、測定時の温度は重要な要因であり、可能な限り一定に維持しなければならない。従って、気体測定用装置において温度制御手段は重要な構成要素となっている。
【０００４】
また、従来の気体測定用装置によれば、単一材料だけでなく複数の材料や部品から構成される物品からの化学物質量の測定も可能である。
【非特許文献１】監修  村上周三、編集委員長  田辺新一  「シックハウス対策に役立つ小型チャンバー法  解説［ＪＩＳ  Ａ  １９０１］」  日本規格協会発行、２００３年４月２１日、Ｐ．３７−５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような気体測定用装置を必要とする分野においては、複数の材料や部品から構成される物品の化学物質放散量について、材料や部品ごとの化学物質放散量の測定とそれらで構成される物品からの化学物質放散量を関係付ける測定が必要とされている。
【０００６】
前記従来の装置構成では、材料や部品あるいはそれらで構成される物品からの化学物質放散量を測定することは可能であるが、それぞれの材料や部品について個別かつ同時放散させるには装置構成が不十分であった。また、個別発生した化学物質を混合状態で測定するにはいたっていなかった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数の材料や部品から放散される化学物質について、実使用状態を想定した任意の条件で個別かつ同時放散させ、併せて個別に放散した化学物質を混合し複数の材料や部品から構成される物品の化学物質放散状態の模擬的評価が試行できる気体測定用装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の気体測定用装置は、気体の入口流路および出口流路をもち、換気可能、かつ容積可変である空洞型の複数の容器と、それぞれの容器の入口側上流に設置した気体供給手段と、それぞれの容器の出口側に設置された流量制御手段と、複数の容器から流出した気体が流量制御手段を通過して後の流路上で混合される混合器と、混合器の後流側に設置して気体の入口流路および出口流路を有する換気可能な
空洞型の合成容器を備える構成としたものである。
【０００９】
これによって、複数容器内には材料や部品を個別に設置することでそれぞれからの化学物質放散を可能とする。
【００１０】
この時、複数容器は容積可変であり、容器容積に対する材料容積や部品容積の比で表す試料負荷率を任意に変更し、化学物質の放散条件を容器毎に独立して設定できる。
【００１１】
次いで、混合器および合成容器を用いて個別に放散した化学物質を混合する。これによって複数の材料や部品から構成される物品の化学物質放散状態の模擬的評価が試行できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の気体測定用装置は、複数の容器と合成容器により、個別の化学物質放散源である材料や部品とそれらから構成される物品からの化学物質放散の相関関係の解明が可能となり、放散量の低減化など環境保全分野での有効な技術開発に役立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、気体の入口流路および出口流路を有し換気可能かつ容積可変である空洞型の複数の容器と、それぞれの容器の入口側上流に設置した気体供給手段と、それぞれの容器の出口側に設置された流量制御手段と、複数の容器から流出した気体が流量制御手段を通過して後の流路上で混合される混合器と、混合器の後流側に設置して気体の入口流路および出口流路を有する換気可能な空洞型の合成容器を備える構成とすることにより、複数の容器内には高圧ガスボンベなどの気体供給手段から気体供給がなされ、気体は流量制御手段と混合器により混合され合成容器内に導入される。
【００１４】
従って、複数の容器内に物品を構成する材料や部品を個別に設置した時、各物品から揮発性化学物質が放散され、各容器から流出する気体を任意比率に混合することで、複数の材料や部品から構成される物品の化学物質放散状態の模擬的評価が試行できる。
【００１５】
複数容器は容積可変であり、容器容積に対する材料容積や部品容積の比で表す試料負荷率を任意に変更し、化学物質の放散条件を容器毎に独立して設定できる。
【００１６】
第２の発明は、特に第１の発明の気体測定用装置で、複数の容器がそれぞれ加熱手段および温度制御手段を備える構成とすることにより、各容器内に設置した材料や部品を任意温度に加熱し、実使用条件にあわせた温度にすることが可能で、使用実態にあった物品の化学物質放散状態の模擬的評価が試行できる。
【００１７】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の気体測定用装置で、混合器が複数の容器から供給される気体を独立に混合する混合制御手段を備える構成とすることにより、流量制御手段での流量制御とあわせて、より幅広い任意比率での気体混合が可能となる。
【００１８】
第４の発明は、特に第１〜第３いずれか一つの発明の気体測定用装置で、複数の容器が入口流路上流に供給する気体の浄化手段を備える構成とすることにより、供給する気体源として大気の利用が可能となり、高圧ガスボンベなどの使用に比較して維持コストの低減が出来る。
【００１９】
第５の発明は、特に第１〜第４いずれか一つの発明の気体測定用装置で、複数の容器の出口流路に冷却手段を備える構成とすることにより、流量制御や混合器あるいは合成容器などへの熱的影響が低減化され、気体測定装置の安定した動作が可能になる。
【００２０】
（実施の形態１）
図１において、複数の空洞型容器１，２，３は内部に任意体積の空洞を有し、容積可変である。
【００２１】
各容器１，２，３は気体の入口流路１ａ，２ａ，３ａおよび出口流路１ｂ，２ｂ，３ｂを有している。
【００２２】
そして、各容器１，２，３の入口側上流には気体供給手段４，５，６が、各容器１，２，３の出口側には流量制御手段７，８，９がそれぞれ接続されている。
【００２３】
また、流量制御手段７，８，９の各下流側は混合器１０に集結されており、さらに、この混合器１０の下流側に合成容器１１が接続されている。
【００２４】
これらの接続は気体流路でなされており、また、前記容器数に限定はなく、操作性を考慮して必要数を設ければよい。
【００２５】
容器１，２，３は、化学物質の吸着量を抑制するため鏡面仕上げのステンレス板あるいは表面を不活性処理したガラスや石英ガラスが好ましく、容積としては、内部に設置する材料や部品などの大きさによるが、例えば数１０Ｌ〜数１００Ｌが適している。
【００２６】
内部容積があまりにも大きくなると、維持や保守あるいは操作性において煩雑さが増大するため、前記の大きさに設定した。また、材料や部品は適度な大きさにできることも理由である。
【００２７】
容器１，２，３は、図示はしないが、上記のように内部に材料や部品を設置するので設置用の開閉可能な窓を有する。
【００２８】
容器１，２，３は、容積可変であるが、可変方法の一例としては、容器を構成する壁面を分割構造として、一部を他の壁面に対して移動可能にすることが考えられる。
【００２９】
入口流路１ａ，２ａ，３ａおよび出口流路１ｂ，２ｂ，３ｂはステンレス管でよいが、必要であれば更に適した素材での配管を施しても良い。容器１，２，３などとの接続部は、内部汚染を防ぐために気体の漏れがないようにしなければならない。
【００３０】
気体供給手段４，５，６は、図示しないが高圧ガスボンベとガスレギュレータおよび流量計で構成するが、その同等構成品でもよい。主たる機能は、不純物となるような成分を低減化した気体の供給を行うことにある。
【００３１】
各容器１，２，３の出口側にある流量制御手段７，８，９の主たる機能は、各容器１，２，３からの流出気体を２つの流路に分割することである。
【００３２】
流量制御手段７，８，９は、具体的には三方弁と調整バルブ付フロート式流量計の組合せ、あるいはそれと同等のものでよい。三方弁によって分割された一方の流路７ａ，８ａ，９ａは、気体中の化学物質を捕集するために設ける。
【００３３】
従って、流路７ａ，８ａ，９ａから流出する気体流量は、捕集流量以上であることが必要となる。残された流路７ｂ，８ｂ，９ｂを流れる気体は混合器１０に導入される。調整バルブ付フロート式流量計は流路７ｂ，８ｂ，９ｂに配置する。
【００３４】
これによって流路７ｂ，８ｂ，９ｂ気体流量は、流路７ａ，８ａ，９ａに必要な流量を確保できる範囲で任意に制御できる。
【００３５】
混合器１０は、容器１，２，３と同様に化学物質の吸着量を抑制するため鏡面仕上げのステンレス板あるいは表面を不活性処理したガラスや石英ガラスで構成する。
【００３６】
混合器１０の主たる機能は、各容器１，２，３からの気体を均一に混合することにあり、容積としては数Ｌ程度でよい。混合気体は混合器１０から入口流路１２を介して合成容器１１に導入される。
【００３７】
合成容器１１は、容器１，２，３と同様に化学物質の吸着量を抑制するため鏡面仕上げのステンレス板あるいは表面を不活性処理したガラスや石英ガラスで構成する。
【００３８】
合成容器１１の主たる機能は、混合気体の均一拡散状態を安定して得ることにあり、容積としては数１０Ｌ〜数１００Ｌが好ましい。理由は、容器１，２，３と同様である。
【００３９】
また、合成容器１１の出口流路１３には流量制御手段１４が設けられている。この流量制御手段１４は、流量制御手段７，８，９と同等のものでよい。
【００４０】
以上のように構成された気体測定用装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００４１】
まず、容器１，２，３のそれぞれの内部が空の状態で、気体供給手段４，５，６から一定流量の気体を入口流路１ａ，２ａ，３ａから供給する。
【００４２】
流量は、気体供給手段４，５，６がもつ流量計によって各容器内が所定の換気回数になるように調整する。
【００４３】
容器１，２，３や気体流路、混合器１０、合成容器１１などの内部が供給気体で清浄状態になった後、各流量制御手段で混合器１０および合成容器１１の気体流出入を停止した状態で、容器１，２，３に被測定物である材料や部品などを設置し再度密閉する。
【００４４】
この作業は、容器内部への不純物の混入を伴うので素早く行う必要がある。密閉後、混入した不純物量が測定に影響のない程度まで換気する。必要な換気回数は、予め評価しておけばよい。
【００４５】
容器１，２，３は容積可変であるが、その有用性は次の点にある。すなわち、容器容積に対する材料や部品の容積の比で表す試料負荷率が大きい場合、材料や部品からの化学物質の放散速度が抑制されることがある。
【００４６】
これは、試料負荷率が大きいほど材料や部品の表面積が大きくなり、そのため気体中にある化学物質濃度が高くなり、材料や部品表面と気体中にある化学物質の濃度勾配が小さくなり、結果として化学物質の放散速度が抑制されることによる。
【００４７】
従って、抑制状態のもとでの測定を目的とする場合などに適しており、容積可変な容器により放散条件（具体的には試料負荷率）を任意に制御できる。材料や部品における抑制状態は、これらの材料や部品が構成する物品において、物品内部の容積が限定された空間に材料や部品が配置される場合などにみられる。
【００４８】
このような設置状態は、多くの場合にみられるものであり、よって抑制状態での測定は実用上必要とされる。
【００４９】
また、被測定物が放散する化学物質やその放散量は、事前の測定によって求めておけばよいが、必要であれば流路流路７ａ，８ａ，９ａを使って化学物質を捕集して測定することが出来る。
【００５０】
化学物質の捕集や分析は、既知の方法による。例えば、市販のガス捕集剤を用いて捕集し、捕集した化学物質の分析はガスクロマトグラフ−質量分析装置で行う。
【００５１】
被測定物が設置された状態で容器１，２，３の内部が安定した後、流量制御手段７，８，９によって混合器１０および合成容器１１内部に化学物質を含む気体を導入し、流量制御手段１４によって排出させる。
【００５２】
排出は、流量制御手段１４の三方弁によって２つの流路に分割する。このうち一方の流路は、気体中の化学物質捕集用流路となる。捕集した化学物質は上述の分析を行う。
【００５３】
この時、合成容器１１内部の気体中の化学物質量は、容器１，２，３内にある材料あるいは部品が構成する物品に似た状態を模擬的に評価することになる。
【００５４】
容器１，２，３からの化学物質を含む気体の混合比率は、合成容器１２内で作られる気体中の化学物質の量的比率を支配する。従って、複数の材料や部品から構成される物品の化学物質放散状態の模擬的評価は、上記混合比率を最適化することによって可能となる。
【００５５】
一方、合成容器１２内で作られる気体を容器１，２，３内に設置した材料や部品から構成される物品が放散する化学物質であると仮定して、この仮定が有効であるか否かは、実際の物品からの化学物質の放散量を測定して上記模擬的評価した場合と比較しなければならない。
【００５６】
従って、物品からの放散をより正しく模擬的評価するには容器の数は、物品を構成する材料や部品の数に比例して増やさねばならない。
【００５７】
一般的に物品は数１０あるいは数１００以上の材料や部品から構成され、それと同数の容器を備えることは操作性などの点から好ましくない。よって、本実施の形態による複数の材料や部品から構成される物品の化学物質放散状態の模擬的評価は、ある程度の不確かさをもつことになる。
【００５８】
しかしながら、物品の化学物質の放散という点において、それを支配する主要な材料や部品を適当数になるように選択すれば模擬的評価に関わる不確かさの程度を軽減化できる。その場合に、本発明の効果がより顕著となる。
【００５９】
また、混合器１０に導入する流量と容器１，２，３から流出する気体の混合比は、流路７ａ，８ａ，９ａに必要な流量を確保できる範囲で流量制御手段７，８，９によって任意に制御できるが、この構成では混合器１０に導入できる流量は、気体供給手段４，５，６と流量制御手段７，８，９によって制約を受けるため、気体の混合比率も制約を受けてしまう。従って、後述の混合制御手段によって気体混合比率がより幅広くなるような構成をとれば、その制約は解消できる。
【００６０】
容器１，２，３にはそれぞれの外部表面に面状発熱体あるいは線状発熱体などの加熱手段と、外部表面温度を検知し加熱手段の動作を制御し、容器１，２，３の内部温度を所定の温度に維持する温度制御手段を設けてもよい。各容器内の温度分布は、事前に測定しておけばよい。
【００６１】
一般的に、材料あるいは部品などは使用時に温度上昇することもあるため、上記構成によって容器１，２，３において可能な限り使用時に近い状態を再現できる。
【００６２】
また、混合器１０の上流側にある流路７ｂ，８ｂ，９ｂのそれぞれに気体の混合制御手段を設けることも考えられる。混合制御手段は、流量制御手段７，８，９に使用した三方弁と調整バルブ付フロート式流量計の組合せ、あるいはそれと同等のものでよい。
【００６３】
混合制御手段がない場合の課題は、流量制御手段７，８，９が微小流量域での制御に不適となる点である。これは流量計のレンジを各容器から流出する流量、言い換えれば気体供給手段４，５，６から供給される気体流量に合わせることに起因する。
【００６４】
各容器には測定に必要な任意形状あるいは任意質量の材料や部品が設置される。実際の使用場面においては小型軽量のものも少なくなく、任意形状あるいは任意質量の材料や部品を用いて物品への寄与を評価するには、微小流量での混合が必要となる。
【００６５】
そのためには流量制御手段７，８，９がもつ課題が弊害となる。従って、その解決策として、必要な微小流量域を制御できる混合制御手段を加えるのである。自明であるが、混合制御手段が含む三方弁の一方は、流量超過分のベント流路となる。
【００６６】
図２は、別の実施の形態における気体測定用装置を示し、容器１，２，３の上流側に気体の浄化手段１５，１６，１７を、また、これら浄化手段１５，１６，１７の上流側に三方弁と調整バルブ付フロート式流量計の組合せでなる流量制御手段１８，１９，２０を、さらにこれら流量制御手段１８，１９，２０の上流側に大気供給手段２１，２２，２３となるエアポンプが配置されている。
【００６７】
図１においては、気体供給手段４，５，６は、高圧ガスボンベとガスレギュレータおよび流量計で構成したが、主たる機能である不純物となるような成分を低減化した気体の供給が可能であれば、気体供給手段の構成を限定するものではない。
【００６８】
浄化手段１５，１６，１７は、大気中の不純物除去のために活性炭の吸着層を主として構成される。具体的には、ステンレスなどの筐体内に顆粒状活性炭を適量充填し、粉塵飛散防止のためのフィルターを浄化手段の出入り口に設置したものである。
【００６９】
活性炭量は、予め不純物除去率を測定して定めておけばよい。除去率は高いほど好ましいが、数値を限定するものではない。
【００７０】
エアポンプは市販のものでよい。流量制御手段１８，１９，２０は、図１にある気体供給手段４，５，６がもつ流量計と同様に、各容器内が所定の換気回数になるように流量調整する。
【００７１】
浄化手段１５，１６，１７を設置することにより、高圧ガスボンベのような高価かつ量的制約がある気体供給源の使用が回避され、長期的維持費用が安価かつ量的制約が殆どない連続した気体供給が可能となる。
【００７２】
容器１，２，３には出口流路に冷却手段を設けてもよい。これは、各容器の外部表面に面状発熱体あるいは線状発熱体などの加熱手段を設けたときに必要とするものである。
【００７３】
容器加熱により、気体温度が上昇し熱的影響が発生する。例えば、気体の熱的膨張による流量制御の不確実さを招く要因となる。
【００７４】
従って、出口流路１ｂ，２ｂ，３ｂを冷却することでこの影響を低減する。具体的な冷却手段として、送流ファンなどが適している。
【００７５】
以上のように、任意物体を放散源とする化学物質の放散機能と放散された化学物質の混合機能を有する装置によって、複数容器内には材料や部品を個別に設置することでそれぞれの個体からの化学物質放散を可能とする。ついで、混合器および合成容器を用いて個別に放散した化学物質を混合する。
【００７６】
これによって複数の材料や部品から構成される物品の化学物質放散状態の模擬的評価と化学物質放散の相関関係の解明が可能となり、環境保全分野での有効な技術開発を促進することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる気体測定用装置は、任意物体を放散源とする化学物質の放散機能と放散された化学物質の混合機能を有する装置を備えているので、個別の化学物質放散源である材料や部品とそれらから構成される物品からの化学物質放散の相関関係の解明が可能となり、放散量の低減化など環境保全分野での有効な技術開発やその評価等、種々の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１における気体測定用装置の模式的構成図
【図２】本発明の実施の形態２における気体測定用装置の模式的一部構成図
【図３】従来の気体測定用装置の概略構成図
【符号の説明】
【００７９】
１，２，３  容器
１ａ，２ａ，３ａ  入口流路
１ｂ，２ｂ，３ｂ  出口流路
４，５，６  気体供給手段
７，８，９，１４，１８，１９，２０  流量制御手段
１０  混合器
１１  合成容器
１２  入口流路
１３  出口流路
１５，１６，１７  浄化手段
２１，２２，２３  大気供給手段
【図１】
2008286526.tif 000003
【図２】
2008286526.tif 000004
【図３】
2008286526.tif 000005