(57)【要約】【課題】抽出管におけるプラグフロー現象の発生を防止し、以てトラブルが少なく信頼性の高い溶存ガス分析装置を提供する。【解決手段】抽出管１０の内部に石英ウール１５等の繊維状充填物を詰めるようにした。このような構造にしたことにより、試料液体はキャリアガスに運ばれて繊維状充填物の間隙を通り抜ける間に繊維状充填物の表面に薄膜状に付着して広がるので、気液の接触面が大きくなり、抽出効率が向上するのみならず、試料液体が分散するのでプラグを形成するほど大きな液塊は生じないから、プラグフロー現象は抑止される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の抽出管の底部に所定量の試料液体をキャリアガスによって搬入し、該抽出管内で前記試料液体と前記キャリアガスとの気液接触により前記試料液体中に溶存するガス成分を前記キャリアガス中に抽出し、抽出された前記ガス成分を前記抽出管の頂部から前記キャリアガスによって搬出して後段の分析手段に導入するように構成された溶存ガス分析装置において、前記抽出管がその内部に繊維状充填物を充填されていることを特徴とする溶存ガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に溶存するガス成分を分析する溶存ガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に一例として従来の溶存ガス分析装置の基本的構成を示す。
図４において、１１は２ポジション６ポートのバルブであって、等間隔に配列された６つのポートの隣り合う２つずつが導通するように構成され、その導通状態が、図中に実線で示すように導通する状態と、点線で示すように導通する状態とが切り換えられるものである。２は、バルブ１１に連結された計量管であって、定量の試料液体をこの装置に導入するためのものである。１０は、試料液体から溶存するガス成分を抽出するための抽出管であって、計量管２の数倍の内容積を持ち、ほぼ垂直に設置されたその底部に微小なスチール球１２を入れてある。２０は分析部であって、例えば、特定のガス成分を検知するガスセンサ、或いは、一度に多成分を分析できるガスクロマトグラフ等で構成される。
【０００３】
次にこの装置の動作について説明する。
最初に、バルブ１１は点線で示す導通状態にあるものとし、キャリアガスとしてヘリウムがキャリアガス供給流路２１からバルブ１１と抽出管１０を通って分析部２０へ流れている。この状態で、分析すべき試料液体を試料導入流路２２から図示しないポンプ、注射器等により計量管２を満たすように注入する。その後、バルブ１１を切り換えて実線で示す導通状態にすると、キャリアガスは計量管２内を流れるようになり、計量管２を満たしていた試料液体を抽出管１０に搬送する。抽出管１０に入った試料液体はスチール球１２を浸して底部に液溜まり１３を作り、その上部に、試料量の数倍の容積を持つ上部空間１４が残る。液溜まり１３の中をキャリアガスがバブリングしながら通過する過程で、気液の接触により試料液体中のガス成分が気体となってキャリアガス中に抽出される。スチール球１２がキャリアガスの流れを分散して微細な多数の気泡を作ることを助けるので、気液の接触面が増加し、効率よく抽出が行われる。抽出されたガス成分は上部空間１４に出て、ここで飛沫状の液滴などが分離され、さらにキャリアガスにより搬送されて分析部２０に達し分析が行われる。
【０００４】
上記のように構成された装置で、試料液体の粘度や表面張力の関係でバブリングの過程で発泡が起こることがある。軽度の発泡であれば、上部空間１４で泡が自然に消滅するので問題ないが、場合によっては、上部空間１４が泡で満たされ、あふれた泡が分析部２０にまで達し、泡表面の膜を形成する液体が分析部２０に入り込み、分析を不能にしたり、分析部２０の劣化を早めることがある。このような事態を防止するために、上部空間１４内に多数の針状の気泡消し装置を設けた溶存ガス分析装置の例もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４４４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶存ガス分析装置における抽出管に関する問題として、上記の発泡現象の他にプラグフロー現象がある。これは、図４における液溜まり１３が抽出管１０の底に留まらずに、キャリアガスに押し上げられてプラグ状になって抽出管１０内を上昇し、試料液体がそのまま分析部２０に達する現象であって、これが発生すると分析部２０に多量の液体が流入するため、分析部２０が受ける損傷の程度は発泡の場合よりも甚だしい。この現象は抽出管１０の内径が比較的小さい場合や液体の表面張力が大きい場合に起こりやすい。対策として、抽出管１０の内径を大きくすれば、液溜まり１３が浅くなるのでバブリングする気泡の行程距離が不足し、抽出効率が低下する。また、表面張力を小さくするために抽出管１０の温度、即ち試料液体の温度を上げると、分析対象外の溶媒蒸気が増加して分析の妨害となる。このように、対策が新たな問題を生むため問題解決は容易でなく、従来の溶存ガス分析においてはしばしばこの種のトラブルに悩まされることがあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、抽出管における上記のプラグフロー現象の発生を防止し、以てトラブルが少なく信頼性の高い溶存ガス分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、抽出管の内部に、従来のスチール球に代えて、石英ウール等の繊維状充填物を詰めるようにした。このような構造にしたことにより、キャリアガスと共に繊維状充填物の間隙を通過する試料液体は、繊維状充填物の表面に付着して薄膜状に広がるので、気液の接触面積が大きくなり、抽出効率が向上するのみならず、試料液体が分散するのでプラグを形成するほど大きな液塊は生じないから、プラグフロー現象は抑止される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は上記のように構成されているので、抽出管におけるプラグフロー現象の発生が抑制され、トラブルが少なく信頼性の高い溶存ガス分析装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に本発明の一実施形態を示す。
同図において、図４におけると同じ構成要素には同一符号を付すことで再度の説明を省く。図１に示す通り、本実施形態の全体構成は図４に示す従来構成と同様であって、従来と異なる点は、抽出管１０の内部のほぼ全体に石英ウール１５が充填されていることである。
【００１０】
本実施形態は以下のように動作する。
バルブ１１が点線で示す導通状態において、試料導入流路２２から計量管２に注入された試料液体は、バルブ１１を実線で示す導通状態に切り換えることにより、キャリアガス供給流路２１から供給されるキャリアガスにより抽出管１０に搬送される。ここで試料液体は抽出管１０の底に溜まることなく、石英ウール１５を濡らしてその繊維の表面に薄膜状になって拡散し、繊維の間隙を流れるキャリアガスと広い面積で接触することになるので、試料液体中に溶存するガス成分は効率よく気相中に抽出される。試料液体が分散するので、プラグを形成するほど大きな液塊は生じないから、プラグフロー現象が起こることはない。
抽出されたガス成分はキャリアガスにより分析部２０に搬送され分析が行われる。
【００１１】
なお、石英ウール１５は、抽出管１０のほぼ全体に充填されるが、毛細管現象によって試料液体が抽出管１０上部の出口にまで達することを防ぐために、上部に若干の空間を残すようにしてもよい。また、充填物はこれに限らず、試料液体に濡れやすい（試料液体と親和性のある）繊維状物質を適宜選択して用いることができる。
【実施例１】
【００１２】
図２は、本発明のより実際的な実施例を示したもので、分析にはガスクロマトグラフィを利用する例である。
本実施例装置は、図１と同じ構成要素（図１と同一符号を付してある）の他に、ガスクロマトグラフの構成要素として、成分分離のための主カラム３およびプレカラム４、成分を検出する検出器５、キャリアガスの流量を制御する流量制御部８、９、及び１０ポートのバルブ１などにより構成される。バルブ１は、ポート数が異なること以外は図１または図４に示すバルブ１１とほぼ同様のものである。
【００１３】
本実施例装置は以下のように動作する。
初期状態として、バルブ１が点線で示す導通状態において、キャリアガス供給流路２１から供給されるキャリアガスは２分されて、一方は流量制御部８を通り、プレカラム４と抽出管１０を逆流して抵抗管７から排出される。流量制御部９を通るもう一方のキャリアガスは、抵抗管６、主カラム３、検出器５の順に流れている。
この状態で、試料導入流路２２から計量管２に試料液体を導入し、続いて、バルブ１を実線で示す導通状態に切り換えると、計量管２内の試料液体は抽出管１０に搬送される。抽出管１０の内部には石英ウール１５が充填されているので、図１の場合と同じように試料液体中の溶存ガスはキャリアガスによって抽出され、プレカラム４に送られる。プレカラム４内では、分析対象となる比較的沸点の低いガス成分と、分析対象でない溶媒蒸気などの高沸点物とが分離される。先にプレカラム４を通過したガス成分は次の主カラム３で個々の成分に分離された後、検出器５で検出される。
プレカラム４内で進行速度の遅い高沸点物がプレカラム４を抜ける前に、バルブ１を点線で示す導通状態に戻すと、プレカラム４内のキャリアガスの流れ方向が逆転し、高沸点物は抽出管１０へ送り返される。
【００１４】
図３に本発明装置（実施例１）による分析例を示す。
この分析では、都市ガスを飽和させた水を試料とし、内径４ｍｍ、長さ２０ｃｍの管に石英ウール約１００ｍｇを充填した抽出管１０を用いた。分析の結果は、図３に示すように、気泡やプラグフローによるトラブルもなく、約１０分でメタン、エタン、プロパンの３ピークが検出された。
この分析における設定条件は以下の通りである。
主カラム３：ポラパックＱ  ２ｍ
プレカラム４：ポラパックＱ  ０．２ｍ
カラム温度：６０〜１２０°Ｃ（１０°Ｃ／ｍｉｎ昇温）
試料量：１ｍｌ
検出器５：ＦＩＤ
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明のより実際的な実施例を示す流路図である。
【図３】本発明装置（実施例１）による分析例を示す図である。
【図４】従来の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  バルブ
２  計量管
３  主カラム
４  プレカラム
５  検出器
６  抵抗管
７  抵抗管
８  流量制御部
９  流量制御部
１０  抽出管
１１  バルブ
１２  スチール球
１３  液溜まり
１４  上部空間
１５  石英ウール
２０  分析部
２１  キャリアガス供給流路
２２  試料導入流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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