(57)【要約】【課題】より厳密な品質管理が可能なガスの品質管理方法を提供することであり、より詳細には、ガス中の固形分及び油分に基づくより厳密な品質管理方法を提供することである。【解決手段】ガスの品質管理方法であって、（イ）相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、かつ孔径が０．３μｍ以下であるフィルター（以下「フィルター１」ということがある）でガスを濾過し、（ロ）次いで相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、保留粒子径が１μｍ以下で、かつ内部濾過作用を有するフィルター（以下「フィルター２」ということがある）で濾過し、（ハ）フィルター１及び２の濾過前後の重量変化に基づきガスの品質を管理することを特徴とする方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの品質管理方法であって、
（イ）相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、かつ孔径が０．３μｍ以下であるフィルター（以下「フィルター１」ということがある）でガスを濾過し、
（ロ）次いで相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、保留粒子径が１μｍ以下で、かつ内部濾過作用を有するフィルター（以下「フィルター２」ということがある）で濾過し、
（ハ）フィルター１及び２の濾過前後の重量変化に基づきガスの品質を管理することを特徴とする方法。
【請求項２】
フィルター１及び２の重量変化により、ガス中の固形分と油分の量を測定する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ガスがコークス炉ガス由来のガスである請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ガス中の固形分と油分の量の測定方法であって、
（イ）  相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、かつ孔径が０．３μｍ以下であるフィルター（以下「フィルター１」ということがある）でガスを濾過し、
（ロ）  次いで相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、保留粒子径が１μｍ以下で、かつ内部濾過作用を有するフィルター（以下「フィルター２」ということがある）で濾過し、
（ハ）  フィルター１及び２の濾過前後の重量変化を算出することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスの品質管理方法並びにガス成分の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原料や燃料等として種々のガスが用いられるが、その際、ガスの品質を管理する必要がある。特に燃料電池等の反応ガスの場合、その品質管理はより厳密なものが求められてきている。
ガスの品質の管理の１つとして、ガス中のダストを測定する方法が挙げられる。例えば、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０８では排ガス中のダスト濃度の測定方法が規定されている。
具体的には、ダスト捕集器を用いて、排ガスをダスト捕集器の吸引ノズルを排ガスの流れに正しく直面させ、等速吸引によって排ガスを吸引し、捕集前後のダスト捕集器の重量差から捕集したダストの質量を求め、吸引した排ガス量より濃度（ｍｇ／Ｎｍ３）を求める方法である。しかしながらＪＩＳ  Ｚ  ８８０８では、ダストの捕集量が、円形濾紙の場合には捕集面積１ｃｍ２当たり０．５ｍｇ程度、円筒濾紙の場合には全捕集量を５ｍｇ以上とするように吸引ガス量を選ぶようになっており、微量成分の測定用の方法ではなく、ガスに、より高品質（厳密な品質管理）が求められる場合には対応できなかった。
【０００３】
また、燃料ガスの特殊成分の分析方法として、１９６７年のＪＩＳ  Ｋ  ２３０２（頁１〜２）にタールおよびダストの定量方法が記載されていた。具体的には、試料ガスを脱脂綿その他の濾過材で濾過して、タール及びダストを定量する方法。共せん付Ｕ字管に濾過材として１０５〜１１０℃で２時間乾燥した脱脂綿または精製した石綿繊維あるいはガラスウールをゆるく詰めてはかり、この重さをａ（ｇ）とする。これに、試料ガスの適当量（試料ガス中に含まれるタールおよびダストを定量するのにじゅうぶんと推定される量）を３０〜５０Ｌ／ｈの割合で通じたのち、Ｕ字管を取り外してはかり、この重さをｂ（ｇ）とする。次に乾燥空気を通じながら１０５〜１１０℃で２時間乾燥し、デシケーター中で放冷してはかり、この重さをｃ（ｇ）とする。この操作終了後Ｕ字管から濾過材を取り出し、ソックスレー抽出器に移し、純ベンゼンまたは二硫化炭素でタール分を抽出する。次に抽出後の濾過材を乾燥し、Ｕ字管とともにはかり、その重さをｄ（ｇ）とする。そして、次の式によって、タール及びダスト量を算出する。
【０００４】
【式１】
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ここに  Ｔ：タール（ｇ／ｍ３）
Ｄ：ダスト（ｇ／ｍ３）
Ｖ：標準状態における乾燥試料ガスの量（Ｌ）
しかしながら、このＪＩＳ  Ｋ  ２３０２では、微量のタール及びダストの測定は不可能であった。
【０００５】
【特許文献１】ＪＩＳ  Ｚ  ８８０８−１９９５排ガス中のダスト濃度の測定方法
【特許文献２】ＪＩＳ  Ｋ  ２３０２−１９６７（Ｐ１〜２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、より厳密な品質管理が可能なガスの品質管理方法を提供することであり、より詳細には、ガス中の固形分及び油分に基づくより厳密な品質管理方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定のフィルターを用い、特定の構成を構築することにより微量成分まで測定可能であることを見出し、本発明を完成する至った。即ち本発明の要旨は、下記（１）〜（４）に存する。
【０００８】
（１）  ガスの品質管理方法であって、
（イ）  相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、かつ孔径が０．３μｍ以下であるフィルター（以下「フィルター１」ということがある）でガスを濾過し、
（ロ）  次いで相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、保留粒子径が１μｍ以下で、かつ内部濾過作用を有するフィルター（以下「フィルター２」ということがある）で濾過し、
（ハ）  フィルター１及び２の濾過前後の重量変化に基づきガスの品質を管理する
ことを特徴とする方法。
【０００９】
（２）  フィルター１及び２の重量変化により、ガス中の固形分と油分の量を測定する上記（１）に記載の方法。
（３）  ガスがコークス炉ガス由来のガスである上記（１）又は（２）に記載の方法。
（４）  ガス中の固形分と油分の量の測定方法であって、
（イ）  相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、かつ孔径が０．３μｍ以下であるフィルター（以下「フィルター１」ということがある）でガスを濾過し、
（ロ）  次いで相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、保留粒子径が１μｍ以下で、かつ内部濾過作用を有するフィルター（以下「フィルター２」ということがある）で濾過し、
（ハ）  フィルター１及び２の濾過前後の重量変化を算出する
ことを特徴とする方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態であるガスの品質管理方法は、
（イ）相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、かつ孔径が０．３μｍ以下であるフィルター（以下「フィルター１」ということがある）でガスを濾過し、
（ロ）次いで相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、保留粒子径が１μｍ以下で、かつ内部濾過作用を有するフィルター（以下「フィルター２」ということがある）で濾過し、
（ハ）フィルター１及び２の濾過前後の重量変化に基づきガスの品質を管理する
ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第２の実施形態であるガス中の固形分と油分の量の測定方法は、
（イ）  相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、かつ孔径が０．３μｍ以下であるフィルター（以下「フィルター１」ということがある）でガスを濾過し、
（ロ）  次いで相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、保留粒子径が１μｍ以下で、かつ内部濾過作用を有するフィルター（以下「フィルター２」ということがある）で濾過し、
（ハ）  フィルター１及び２の濾過前後の重量変化を算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明におけるガスは、ガスであればなんでもよく、特に固形分と油分が品質の基準となるガスが好ましい。例えば、精製されたコークス炉ガス、コークス炉ガスからの製造水素等、天然ガス、都市ガス、その他の水素等が挙げられ、本発明が微量の測定技術であるため、ある程度クリーンなガス、乾燥しているガスが適している。
【００１３】
本発明においては、まずガスをフィルター１で濾過するが、フィルター１では主にガス中の固形分と油分の一部を分取する。ガス中の固形分としては、ガス中に含まれる固形分であれば全てを含み、具体的にガスがコークス炉ガスの場合を例に挙げると、粉塵（石炭、コークス）、フェロシアン化鉄、酸化鉄等が挙げられる。
【００１４】
また、本発明における油分としては、ガス中に含まれる油分であれば全てを含み、具体的にガスがコークス炉ガスの場合を例に挙げると、タール、プロセス工程における吸収油等が挙げられる。
フィルター１は、相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、かつ孔径が０．３μｍ以下であることを必須とする。重量変化が大きすぎるとフィルターの風袋重量が安定せず、分析値に誤差が生じる場合があり、孔径が大きすぎると試料ガス中の固形分のうち、粒径の小さいものはフィルターを通過してしまい、固形分を完全に捕集できないため、正しい分析値が得られない場合がある。重量変化は低ければ低いほど良い。また孔径は小さいほど好ましい。
【００１５】
フィルター１の厚みは特に限定はなく、ガスの濾過時に破断・破損しない強度を保てる厚みであればよい。通常２０〜５０μｍである。
フィルター１で濾過されたガスは、次いでフィルター２で濾過される。フィルター２では、ガス中の油分を分取する。
フィルター２は、相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化が０．１ｍｇ未満で、保留粒子径が１μｍ以下で、かつ内部濾過作用を有することを必須とする。重量変化が高すぎるとフィルターの風袋重量が安定せず、分析値に誤差が生じる場合があり、保留粒子径が大きすぎると試料ガス中の油分がフィルターを通過してしまい、捕集できないため、正しい分析値が得られない場合がある。また内部濾過作用を有さなければ試料ガス中の固形分を完全に捕集できないため、正しい分析値が得られない。吸湿性は低ければ低いほど良い。また保留粒子径は小さいほど好ましい。
【００１６】
フィルター２の厚みは、内部濾過作用が発現する厚みで、ガスの濾過時に破断・破損しない強度を保てる厚みであればよい。通常０．１ｍｍ以上、好ましくは０．２ｍｍ以上であり、通常１ｍｍ以下、好ましくは０．６ｍｍ以下である。
本発明における内部濾過作用とは、主として濾材内部の毛細管の壁に物理的、化学的な力が作用し、粒子が付着する作用である。なお、内部濾過作用を有するとは、内部濾過作用を利用して、清澄濾過を行う能力を有するという意味である（図１参照）。
【００１７】
なお、本発明におけるフィルターの「相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化」は、濾過に用いるフィルターのサイズにおける重量変化である。濾過に用いるフィルターのサイズは特に限定はないが、フィルターが小さすぎると取扱いが難しく、大きすぎると微量測定が難しい。そこで、通常１ｃｍ２以上、好ましくは５ｃｍ２以上、より好ましくは１０ｃｍ２以上であり、通常３０００ｃｍ２以下、好ましくは１０００ｃｍ２以下、より好ましくは１００ｃｍ２以下である。
【００１８】
また、本発明におけるフィルターの「孔径」は、バブルポイント法（ＪＩＳ  Ｋ  ３８３２）により測定をすることができる。
また更に、本発明におけるフィルターの保留粒子径は、ＪＩＳ  Ｐ  ３８０１［濾紙（化学分析用）］で規定されたで規定された硫酸バリウムなどを自然濾過したときの漏洩粒子径により求めることができる。
【００１９】
ガスをフィルター１及びフィルター２で濾過する方法としては、図２に示す通り、フィルターを挟むホルダー等にフィルターを装着し、ガスの自圧で加圧濾過を行う等が挙げられる。
フィルター１及び２は、ガスを濾過する前は大気中の水分吸湿を防ぐため、デシケータの中で保管しておく必要がある。
【００２０】
本発明においては、フィルター１及び２の濾過後の重量変化を測定し、フィルター１及び２の濾過前後の重量変化を算出する。従って、フィルター１及び２は、ガスを濾過する前に事前にその重量を測定しておく必要がある。
フィルター１及び２の測定方法としては、天秤での秤量が挙げられる。秤量用の天秤の感量は求める品質管理のスペックに応じて決定すればよいが、通常０．０１ｍｇ以下のものを用いる。
【００２１】
フィルター１及び２の濾過前後の重量変化から、ガス中に含まれる固形分と油分の量がわかる。この重量変化から実際にサンプリングしたガスの量で計算し、濃度（ｍｇ／Ｎｍ３）を算出する。求めた濃度により、品質管理のスペックに応じて品質の合格・不合格を判断すればよい。
ガスはサンプリングして濾過するが、その際、等速吸引となるようにサンプリングを行う（ＪＩＳ  Ｚ  ８８０８）のが好ましい。
【００２２】
なお、上記で説明したガス成分の測定方法は、本発明の別の実施の形態である。
【００２３】
【実施例】
以下実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、以下の実施例では下記のフィルターを用いた。
［フィルター１］
寸法４７φｍｍ、厚み３５μｍ、相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化０．０６ｍｇ、孔径が０．１μｍ（商品名：親水性ＰＴＦＥタイプメンブランフィルターＨ０１０Ａ０４７Ａ、製造会社名：アドバンテック東洋株式会社）
［フィルター２］
寸法４７φｍｍ、厚み０．２２ｍｍ、相対湿度６０％で７日間放置した時の重量変化０．０７ｍｇ未満、保留粒子径が０．６μｍであり、かつ内部濾過作用を有する（商品名：ガラス繊維濾紙ＧＳ−２、製造会社名：アドバンテック東洋株式会社）
実施例１、２
フィルター１とフィルター２の重量を０．０１ｍｇ単位まで秤量した（測定はフィルター１とフィルター２を一緒に測定）。
【００２４】
図３に示すホルダーにフィルター１、２を装着し、図２におけるサンプリングラインにホルダーを取り付け、試料ガスを採取した（図２参照）。採取時の流速は、等速吸引となるように行った。なお、試料ガス（サンプルＡ）は精製したコークス炉ガスである。
サンプリング終了後、フィルター１、２をホルダーから取り外し、フィルター１、２を０．０１ｍｇ単位まで秤量し（測定はフィルター１とフィルター２を一緒に測定）、捕集前後のフィルター１、２の重量差から、捕集したダストの質量を求め、吸引した試料ガス量より、濃度（ｍｇ／Ｎｍ３）を求めた。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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比較例１
ＪＩＳ  Ｚ  ８８０８−１９９５  排ガス中のダスト濃度の測定方法を用いて行った。捕集効率が９９．９％以上であるフッ素樹脂からなる円筒濾紙（商品名：Ｎｏ．８９（フッ素樹脂）、製造会社名：アドバンテック東洋株式会社）の重量を０．０１ｍｇ単位まで秤量した。なお、ここでいう捕集効率とは、外径２５ｍｍ×高さ９０ｍｍの製品を用い、ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１（試験用粉体及び試験用粒子）に準ずる、０．３μｍフタル酸ジオクチル粒子を分散した大気を５Ｌ／ｍｉｎの通気流量で濾過したときの捕集効率である。
【００２６】
円筒濾紙が装着できるダスト捕集器に円筒濾紙を装着し、サンプリングラインにダスト捕集器を取り付け、試料ガスを採取した（図４参照）。採取時の流速は、等速吸引となるように行った。なお、試料ガスは実施例１、２で用いた試料ガスを同じものである。
サンプリング終了後、円筒濾紙をホルダーから取り外し、円筒濾紙を０．０１ｍｇまで秤量し、捕集前後の円筒濾紙の重量差から、捕集したダストの質量を求め、吸引した試料ガス量より、濃度（ｍｇ／Ｎｍ３）を求めた。
【００２７】
しかし、サンプリング後の円筒濾紙の重量は、通常、増加するはずであるが、逆にサンプリング前の重量に対し１．２５ｍｇ減少する結果となり、タールダストの評価ができなかった。
この原因は、円筒濾紙を秤量する際、時間の経過とともに濾紙が吸湿してしまい、その分、重量が増加し続けたためである。吸湿により重量が安定しないことを想定し、デシケータから出して１分で重量を読み取るように定めていたが、測定時の測定場所の湿度等により、円筒濾紙の吸湿の速度が異なることから、デシケータから取り出して１分後の円筒濾紙の秤量値のばらつきが大きく影響した。
【００２８】
結果を表２に示す
【００２９】
【表２】
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【００３０】
【発明の効果】
本発明により、より厳密な品質管理が可能なガスの品質管理方法を提供することができ、より詳細には、ガス中の固形分及び油分に基づくより厳密な品質管理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内部濾過作用のメカニズムを示す図である。
【図２】ガスをフィルター１及びフィルター２で濾過する方法を示す図である。
【図３】実施例１、２で用いたホルダーの構造を示す図である。
【図４】比較例１でのガスを円筒濾紙で濾過する方法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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