(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル液を一時的に収容するスパージボトルと、
一端が前記スパージボトルに接続され、他端がサンプル液を供給するためのサンプル液供給機構に接続されるサンプル液導入流路と、
前記スパージボトルの上部で、前記スパージボトル内に収容されるサンプル液に接触しない位置に一端が設けられたサンプルガス流路と、
前記スパージボトル内の底部付近に一端が設けられたパージガス流路と、
前記スパージボトル外で前記パージガス流路の他端に接続され、前記パージガス流路を液排出口又はパージガスを供給するためのパージガス供給機構に切り換えて接続する第１の流路切換え機構と、
前記スパージボトル外で前記サンプルガス流路の他端に接続され、前記サンプルガス流路をサンプルガス出口又は清浄ガスを供給するための清浄ガス供給機構に切り換えて接続する第２の流路切換え機構と、を備えた通気処理器具。
【請求項２】
請求項１に記載の通気処理器具と、前記パージガス供給機構と、前記清浄ガス供給機構と、を備えた通気処理機構。
【請求項３】
請求項２に記載の通気処理機構と、
吸着剤が充填され、サンプルガス中の目的成分を捕集した後、脱離させうる濃縮カラムと、
前記スパージボトル外で前記サンプルガス流路の途中に設けられ、前記サンプルガス流路間に前記濃縮カラムを接続し、キャリアガスを供給するためのキャリアガス流路と分析計へつながる分析流路を接続する第１の流路接続状態と、サンプルガス流路間を直接接続し、前記濃縮カラムを介して前記キャリアガス流路と前記分析流路を接続する第２の流路接続状態との間で切り換えられる第３の流路切換え機構と、を備えたパージアンドトラップシステム。
【請求項４】
請求項２に記載の通気処理機構と、
前記スパージボトル外で前記サンプル流路の途中に設けられ、吸着剤が充填され、サンプルガス中の目的成分を捕集した後、脱離させうる濃縮カラムと、
前記サンプルガス流路の前記スパージボトル、前記濃縮カラム間に設けられ、前記スパージボトルを前記濃縮カラムに接続し、キャリアガスを供給するためのキャリアガス流路と分析計へつながる分析流路を接続する第１の流路接続状態と、前記スパージボトルを前記濃縮カラムに接続せず、前記濃縮カラムを介して前記キャリアガス流路と前記分析流路を接続する第２の流路接続状態との間で切り換えられる第３の流路切換え機構と、を備えたパージアンドトラップシステム。
【請求項５】
前記スパージボトルからのサンプルガス中の水分を除去してから前記濃縮カラムに送るためのサンプルガス乾燥機構を前記サンプルガス流路にさらに備えた請求項３又は４に記載のパージアンドトラップシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプル液に通気処理を施すための通気処理器具及びそれを用いた通気処理機構、並びに通気処理機構を備え、通気処理機構からのサンプルガス中の目的成分を捕集及び濃縮するパージアンドトラップシステムに関するものである。
通気処理器具、通気処理機構及びパージアンドトラップシステムは、例えば上水道水中に含まれるカビ臭原因物質の測定など、水中のＶＯＣ（揮発性有機物質）の分析に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
水中のＶＯＣを測定するためには、スパージボトルにサンプル液を収容し、ヘリウムガスや窒素ガスなどの不活性ガス（パージガス）によってサンプル液に対してバブリング（通気処理）を行ない、水中に溶存するＶＯＣをパージガス中に回収する方法が用いられている。
【０００３】
図７は従来の通気処理機構を示す流路図である。
通気処理を行なうためにサンプル液を収容するスパージボトル２が設けられている。
スパージボトル２の側面には、サンプル液を供給するためのサンプル液供給機構３からのサンプル液をスパージボトル２内へ導入するためのサンプル液導入流路５が接続されている。
スパージボトル２の底部付近に、パージガスをスパージボトル２内に導くためのパージガス流路７の一端が設けられている。パージガス流路７の他端は、開閉バルブ１１及び流路８を介して、パージガスを供給するためのパージガス供給機構９に接続されている。
【０００４】
スパージボトル２内の上部に、スパージボトル２内からサンプルガスを回収するためのサンプルガス流路１３の一端が設けられている。サンプルガス流路１３の一端は、スパージボトル２内に収容されるサンプル液に接触しない位置に設けられている。サンプルガス流路１３の他端は、三方電磁バルブ１５及び流路１４を介してサンプルガス出口１７に接続されている。
【０００５】
バルブ１５には、流路１８を介して、清浄ガスを供給するための清浄ガス供給機構１９も接続されており、バルブ１５はサンプルガス流路１３を流路１４又は流路１８に切り換えて接続する。
スパージボトル２の底部には、サンプル液を排出するためのサンプル液排出流路２１が接続されている。サンプル液排出流路２１の他端は開閉バルブ２３を介して液排出口２５に接続されている。
【０００６】
従来の通気処理機構において、通気処理を行なう際、バルブ１１及び２３を閉じ、バルブ１５によりスパージボトル２からのサンプルガス流路１３を流路１４に接続し、サンプル液供給機構３を作動させて、サンプル液導入流路５からスパージボトル２内にサンプル液を導入する。所定量のサンプル液をスパージボトル２内に導入した後、バルブ１１を開いて、パージガス供給機構９により流路８及びパージガス流路７を介してスパージボトル２の底部付近にパージガスを供給する。このとき、サンプル液導入流路５のサンプル液供給機構３側端は、サンプル液供給機構３により閉じられた状態になっている。通気処理後のパージガスは、サンプルガス流路１３、バルブ１５及び流路１４を介してサンプルガス出口１７へ導かれる。
【０００７】
通気処理が完了した後、バルブ１１を閉じてパージガスの供給を停止し、バルブ２３を開き、バルブ１５を切り換えて、スパージボトル２からのサンプルガス流路１３を流路１８に接続する。清浄ガス供給機構１９から流路１８、バルブ１５及びサンプルガス流路１３を介して清浄ガスをスパージボトル２内に供給してスパージボトル２内を加圧し、スパージボトル２内に収容されたサンプル液をサンプル液排出流路２１及びバルブ２３を介して液排出口２５から排出する。
【０００８】
図７に示す通気処理機構のサンプルガス出口１７から得られるサンプルガス中の測定対象成分であるＶＯＣ濃度が低い場合、吸着剤が充填されてサンプルガス中のＶＯＣを捕集した後、脱離させうる濃縮カラムと、流路切換え機構を通気処理機構に接続し、ＶＯＣを捕集及び濃縮する。
ＶＯＣを捕集及び濃縮するとき、流路切換え機構によりサンプルガス出口１７を濃縮カラムの一端に接続する。所定量のサンプルガスを濃縮カラムへ導入した後、流路切換え機構を切り換えて濃縮カラムの一端を分析計へつながる流路に接続し、濃縮カラムの他端をキャリアガス供給機構へつながる流路に接続する。その後、濃縮カラムの吸着剤に吸着したＶＯＣを脱離させ、キャリアガスとともに分析計へ導入する。
本明細書では、通気処理機構、濃縮カラム及び流路切換え機構により構成される機構をパージアンドトラップシステムという。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の通気処理機構では、スパージボトル２にサンプル液を導入及び排出し、サンプル液に通気処理を施すためにはサンプル液導入流路５、パージガス流路７、サンプルガス流路１３及びサンプル液排出流路２１の４ラインが必要であり、パージガス流路７、サンプルガス流路１３、サンプル液排出流路２１にはバルブ１１、２３、２５が必要なので、配管及びバルブが多く、流路構成が複雑であった。さらに、そのような通気処理機構を用いたパージアンドトラップシステムの流路構成も複雑であった。
本発明は、通気処理器具、通気処理機構及びパージアンドトラップシステムの流路構成の簡略化を図ることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる通気処理機器具は、サンプル液を一時的に収容するスパージボトルと、一端がスパージボトルに接続され、他端がサンプル液を供給するためのサンプル液供給機構に接続されるサンプル液導入流路と、スパージボトルの上部で、スパージボトル内に収容されるサンプル液に接触しない位置に一端が設けられたサンプルガス流路と、スパージボトル内の底部付近に一端が設けられたパージガス流路と、スパージボトル外でパージガス流路の他端に接続され、パージガス流路を液排出口又はパージガスを供給するためのパージガス供給機構に切り換えて接続する第１の流路切換え機構と、スパージボトル外でサンプルガス流路の他端に接続され、サンプルガス流路をサンプルガス出口又は清浄ガスを供給するための清浄ガス供給機構に切り換えて接続する第２の流路切換え機構とを備えたものである。
【００１１】
本発明にかかる通気処理機構は、上記通気処理器具と、パージガス供給機構と、清浄ガス供給機構とを備えたものである。
【００１２】
本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第１の態様は、上記通気処理機構と、吸着剤が充填され、サンプルガス中の目的成分を捕集した後、脱離させうる濃縮カラムと、スパージボトル外でサンプルガス流路の途中に設けられ、サンプルガス流路間に濃縮カラムを接続し、キャリアガスを供給するためのキャリアガス流路と分析計へつながる分析流路を接続する第１の流路接続状態と、サンプルガス流路間を直接接続し、濃縮カラムを介してキャリアガス流路と分析流路を接続する第２の流路接続状態との間で切り換えられる第３の流路切換え機構とを備えたものである。
【００１３】
本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第２の態様は、上記通気処理機構と、スパージボトル外でサンプル流路の途中に設けられ、吸着剤が充填され、サンプルガス中の目的成分を捕集した後、脱離させうる濃縮カラムと、サンプルガス流路のスパージボトル、濃縮カラム間に設けられ、スパージボトルを濃縮カラムに接続し、キャリアガスを供給するためのキャリアガス流路と分析計へつながる分析流路を接続する第１の流路接続状態と、スパージボトルを濃縮カラムに接続せず、濃縮カラムを介してキャリアガス流路と分析流路を接続する第２の流路接続状態との間で切り換えられる第３の流路切換え機構とを備えたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる通気処理器具及び通気処理機構の一例の流路構成及び動作を示す流路図であり、（Ａ）はサンプル液導入時、（Ｂ）は通気処理時、（Ｃ）はサンプル液排出時を示す。
スパージボトル１にサンプル液供給機構３からのサンプル液をスパージボトル１内へ導入するためのサンプル液導入流路５が接続されている。
スパージボトル１の底部付近にパージガス流路７の一端が設けられており、パージガス流路７の他端は第１の流路切換え機構２７に接続されている。第１の流路切換え機構２７にはパージガス供給機構９につながる流路８及び液排出口２５につながる流路２４も接続されており、第１の流路切換え機構２７はパージガス流路７を流路８又は流路２４に切り換えて接続する。
【００１５】
スパージボトル１内のサンプル液に接触しない位置にサンプルガス流路１３の一端が設けられている。サンプルガス流路１３の他端は第２の流路切換え機構１５に接続されている。第２の流路切換え機構１５にはサンプルガス出口１７につながる流路１４及び清浄ガス供給機構１９につながる流路１８も接続されており、第２の流路切換え機構１５はサンプルガス流路１３を流路１４又は流路１８に切り換えて接続する。
本発明にかかる通気処理器具は、スパージボトル１、サンプル液導入流路５、パージガス流路７、サンプル流路１３、第１の流路切換え機構２７及び第２の流路切換え機構１５により構成される。
【００１６】
図１を参照して本発明にかかる通気処理器具及び通気処理機構の動作の一例を説明する。
（Ａ）第１の流路切換え機構２７によりスパージボトル１からのパージガス流路７を流路２４に接続し、第２の流路切換え機構１５によりスパージボトル１からのサンプルガス流路１３を流路１４に接続し、サンプル液供給機構３を作動させて、サンプル液導入流路５からスパージボトル１内にサンプル液を導入する。ここで、第１の流路切換え機構２７及び第２の流路切換え機構１５の流路接続状態は上記に限定されるものではない。ただし、サンプル液をスパージボトル１内に導入する際に、スパージボトル１内の気体が排出されるように第１の流路切換え機構２７及び第２の流路切換え機構１５の流路接続状態を制御する必要がある。又は、スパージボトル１内の気体排出用のドレインバルブをスパージボトル１、パージガス流路７又はサンプルガス流路１３のいずれかに設けてもよい。
【００１７】
（Ｂ）所定量のサンプル液をスパージボトル１内に導入した後、第１の流路切換え機構２７を切り換えて、スパージボトル１からのパージガス流路７を流路８に接続し、パージガス供給機構９により流路８、第１の流路切換え機構２７及びパージガス流路７を介してスパージボトル１の底部付近にパージガスを供給し、スパージボトル１に収容されたサンプル液に通気処理を施す。このとき、サンプル液導入流路５のサンプル液供給機構３側端はサンプル液供給機構３により閉じられた状態になっている。通気処理後のパージガスは、サンプルガス流路１３、第２の流路切換え機構１５及び流路１４を介してサンプルガス出口１７へ導かれる。
【００１８】
（Ｃ）所定量のパージガスをスパージボトル１内に供給した後、第１の流路切換え機構２７を切り換えてスパージボトル１からのパージガス流路７を流路２４に接続してパージガスの供給を停止し、通気処理を完了する。第２の流路切換え機構１５を切り換えて、スパージボトル１からのサンプルガス流路１３を流路１８に接続する。清浄ガス供給機構１９から流路１８、第２の流路切換え機構１５及びサンプルガス流路１３を介して清浄ガスをスパージボトル１内に供給してスパージボトル１内を加圧し、スパージボトル１内に収容されたサンプル液をパージガス流路７、第１の流路切換え機構２７及び流路２４を介して液排出口２５から排出する。
【００１９】
本発明にかかる通気処理機構では、図７に示す従来の通気処理機構と比べてスパージボトル１にサンプル液排出流路２１及びバルブ２３を設ける必要がなく、流路構成を簡単にすることができる。さらに、流路構成が簡単になることにより、流路内及びスパージボトル内汚染時の洗浄や部品交換が容易になる。
【００２０】
図２及び図３は本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第１の態様の流路構成及び動作を示す流路図である。図２（Ａ）はサンプル液導入時、図２（Ｂ）は通気処理及び目的成分捕集時、図３（Ｃ）は目的成分脱離時、図３（Ｄ）は濃縮カラム洗浄動作（バックフラッシュ動作という）及びサンプル液排出時を示す。
図１に示す通気処理機構が備えられている。吸着剤が充填され、サンプルガス中の目的成分を捕集した後、脱離させうる濃縮カラム３１が設けられている。サンプルガス流路１３に相当するサンプルガス流路１３ａ，１３ｂ間に第３の流路切換え機構２９が設けられている。第３の流路切換え機構２９は、サンプルガス流路１３ａ，１３ｂ間に濃縮カラム３１を接続し、キャリアガスを供給するためのキャリアガス流路３３と分析計へつながる分析流路３５を接続する第１の流路接続状態と、サンプルガス流路１３ａ，１３ｂ間を直接接続し、濃縮カラム３１を介してキャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する第２の流路接続状態との間で切り換えられる。
【００２１】
図２及び図３を参照して本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第１の態様の動作を説明する。
（Ａ）第３の流路切換え機構２９を第２の流路接続状態にして、スパージボトル１につながるサンプルガス流路１３ａ、第２の流路切換え機構１５につながるサンプルガス流路１３ｂ間を直接接続し、濃縮カラム３１を介してキャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。キャリアガス流路３３にはキャリアガスが供給されており、キャリアガスはキャリアガス流路３３から第３の流路切換え機構２９、濃縮カラム３１、第３の流路切換え機構２９の他のポート及び分析流路３５を介して分析計へ供給されている。第１の流路切換え機構２７によりスパージボトル１からのパージガス流路７を流路２４に接続し、第２の流路切換え機構１５により第３の流路切換え機構２９につながるサンプルガス流路１３ｂを流路１４に接続する。サンプル液供給機構３を作動させて、サンプル液導入流路５からスパージボトル１内にサンプル液を導入する。
【００２２】
（Ｂ）所定量のサンプル液をスパージボトル１内に導入した後、第３の流路切換え機構２９を切り換えて第１の流路接続状態にして、サンプルガス流路１３ａ，１３ｂ間に濃縮カラム３１を接続し、キャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。第１の流路切換え機構２７を切り換えて、スパージボトル１からのパージガス流路７を流路８に接続する。パージガス供給機構９により流路８、第１の流路切換え機構２７及びパージガス流路７を介してスパージボトル１の底部付近にパージガスを供給し、スパージボトル１に収容されたサンプル液に通気処理を施す。このとき、サンプル液導入流路５のサンプル液供給機構３側端は、サンプル液供給機構３により閉じられた状態になっている。通気処理後のパージガスは、サンプルガス流路１３ａから第３の流路切換え機構２９を介して濃縮カラム３１に導かれる。濃縮カラム３１はサンプルガス中の目的成分を捕集する。濃縮カラム３１を通過したサンプルガスは、第３の流路切換え機構２９、サンプルガス流路１３ｂ、第２の流路切換え機構１５及び流路１４を介してサンプルガス出口１７へ導かれる。
【００２３】
（Ｃ）所定量のパージガスをスパージボトル１内に供給した後、第１の流路切換え機構２７を切り換えてパージガス流路７を流路２４に接続してパージガスの供給を停止し、通気処理を完了する。第３の流路切換え機構２９を切り換えて第２の流路接続状態にして、サンプルガス流路１３ａ，１３ｂ間を直接接続し、濃縮カラム３１を介してキャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。濃縮カラム３１の吸着剤に吸着した目的成分を脱離させ、キャリアガス流路３３から濃縮カラム３１にキャリアガスを供給し、脱離させた目的成分をキャリアガスとともに分析流路３５を経て分析計に導入する。
【００２４】
（Ｄ）濃縮カラム３１に所定量のキャリアガスを供給した後、第３の流路切換え機構２９を切り換えて第１の流路接続状態にして、サンプルガス流路１３ａ，１３ｂ間に濃縮カラム３１を接続し、キャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。第２の流路切換え機構１５を切り換えて、サンプルガス流路１３ｂを流路１８に接続する。清浄ガス供給機構１９から流路１８、第２の流路切換え機構１５、サンプルガス流路１３ｂ及び第３の流路切換え機構２９を介して清浄ガスを濃縮カラム３１に供給し、濃縮カラム３１の洗浄を行なう（バックフラッシュ動作）。さらに、濃縮カラム３１を通過した清浄ガスを第３の流路切換え機構２９及びサンプルガス流路１３ａを介してスパージボトル１内に供給してスパージボトル１内を加圧し、スパージボトル１内に収容されたサンプル液をパージガス流路７、第１の流路切換え機構２７及び流路２４を介して液排出口２５から排出する。
【００２５】
本発明にかかるパージアンドトラップシステムでは、本発明にかかる通気処理器具及び通気処理機構を用いることにより、流路構成が簡単になる。さらに、パージアンドトラップシステムでは濃縮カラムを清浄ガスにより洗浄するバックフラッシュ動作が必要であるが、本発明にかかるパージアンドトラップシステムでは、バックフラッシュ動作時の清浄ガス圧力を利用してスパージボトル内のサンプル液の排出を行なうので、バックフラッシュ動作とサンプル液排出動作を同時に行なうことができ、これらの動作に要する処理時間を短縮することができる。
【００２６】
図４及び図５は本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第２の態様の流路構成及び動作を示す流路図である。図４（Ａ）はサンプル液導入時、図４（Ｂ）は通気処理及び目的成分捕集時、図５（Ｃ）は目的成分脱離時、図５（Ｄ）は濃縮カラム洗浄動作及びサンプル液排出時を示す。
図１に示す通気処理機構が備えられている。サンプルガス流路１３に相当するサンプルガス流路１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが設けられ、サンプルガス流路１３ｃ，１３ｄ間に第３の流路切換え機構２９が設けられており、サンプルガス流路１３ｄ，１３ｅ間に濃縮カラム３１が設けられている。流路１４に相当する流路１４ａ，１４ｂが設けられており、流路１４ａ，１４ｂ間に第３の流路切換え機構２９が設けられている。第３の流路切換え機構２９は、スパージボトル１を濃縮カラム３１に接続し、キャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する第１の流路接続状態と、スパージボトル１を濃縮カラム３１に接続せず、濃縮カラム３１を介してキャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する第２の流路接続状態との間で切り換えられる。
【００２７】
図４及び図５を参照して本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第２の態様の動作を説明する。
（Ａ）第２の流路切換え機構１５により、サンプルガス流路１３ｅを流路１４ａに接続する。第３の流路切換え機構２９を第２の流路接続状態にして、サンプルガス流路１３ｃと流路１４ｂを接続し、流路１４ａ、第２の流路切換え機構１５、サンプルガス流路１３ｅ、濃縮カラム３１及びサンプルガス流路１３ｄを介してキャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。キャリアガス流路３３にはキャリアガスが供給されており、キャリアガスはキャリアガス流路３３から第３の流路切換え機構２９、流路１４ａ、第２の流路切換え機構１５、サンプルガス流路１３ｅ、濃縮カラム３１及びサンプルガス流路１３ｄ、第３の流路切換え機構２９の他のポート及び分析流路３５を介して分析計へ供給されている。第１の流路切換え機構２７によりパージガス流路７を流路２４に接続する。サンプル液供給機構３を作動させて、サンプル液導入流路５からスパージボトル１内にサンプル液を導入する。
【００２８】
（Ｂ）所定量のサンプル液をスパージボトル１内に導入した後、第３の流路切換え機構２９を切り換えて第１の流路接続状態にして、サンプルガス流路１３ｃと１３ｄを接続し、キャリアガス流路３３と分析流路３５を接続し、流路１４ａと１４ｂを接続する。第１の流路切換え機構２７を切り換えて、パージガス流路７を流路８に接続する。パージガス供給機構９により流路８、第１の流路切換え機構２７及びパージガス流路７を介してスパージボトル１の底部付近にパージガスを供給し、スパージボトル１に収容されたサンプル液に通気処理を施す。このとき、サンプル液導入流路５のサンプル液供給機構３側端は、サンプル液供給機構３により閉じられた状態になっている。通気処理後のパージガスは、サンプルガス流路１３ｃから第３の流路切換え機構２９及びサンプルガス流路１３ｄを介して濃縮カラム３１に導かれる。濃縮カラム３１はサンプルガス中の目的成分を捕集する。濃縮カラム３１を通過したサンプルガスは、サンプルガス流路１３ｅ、第２の流路切換え機構１５、流路１４ａ、第３の流路切換え機構２９及び流路１４ｂを介してサンプルガス出口１７へ導かれる。
【００２９】
（Ｃ）所定量のパージガスをスパージボトル１内に供給した後、第１の流路切換え機構２７を切り換えてパージガス流路７を流路２４に接続してパージガスの供給を停止し、通気処理を完了する。第３の流路切換え機構２９を切り換えて第２の流路接続状態にして、サンプルガス流路１３ｃと流路１４ｂを接続し、流路１４ａ、第２の流路切換え機構１５、サンプルガス流路１３ｅ、濃縮カラム３１及びサンプルガス流路１３ｄを介してキャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。濃縮カラム３１の吸着剤に吸着した目的成分を脱離させ、キャリアガス流路３３から第３の流路切換え機構２９、流路１４ａ、第２の流路切換え機構１５及びサンプルガス流路１３ｅを経て濃縮カラム３１にキャリアガスを供給し、脱離させた目的成分をキャリアガスとともに、サンプルガス流路１３ｄ、第３の流路切換え機構２９の他のポート及び分析流路３５を経て分析計に導入する。
【００３０】
（Ｄ）濃縮カラム３１に所定量のキャリアガスを供給した後、第３の流路切換え機構２９を切り換えて第１の流路接続状態にして、サンプルガス流路１３ｃと１３ｄを接続し、キャリアガス流路３３と分析流路３５を接続し、流路１４ａと１４ｂを接続する。第２の流路切換え機構１５を切り換えて、サンプルガス流路１３ｅを流路１８に接続する。清浄ガス供給機構１９から流路１８、第２の流路切換え機構１５及びサンプルガス流路１３ｅを介して清浄ガスを濃縮カラム３１に供給し、濃縮カラム３１の洗浄を行なう。さらに、濃縮カラム３１を通過した清浄ガスをサンプルガス流路１３ｄ、第３の流路切換え機構２９及びサンプルガス流路１３ｃを介してスパージボトル１内に供給してスパージボトル１内を加圧し、スパージボトル１内に収容されたサンプル液をパージガス流路７、第１の流路切換え機構２７及び流路２４を介して液排出口２５から排出する。
このように、図４及び図５に示す流路構成においても、バックフラッシュ動作とサンプル液排出動作を同時に行なうことができる。
【００３１】
本発明にかかるパージアンドトラップシステムは、図２から図５に示す流路構成に限定されるものではなく、請求項１に記載の通気処理機構を含み、バックフラッシュ動作とサンプル液排出動作を同時に行なうことができる流路構成であれば、どのような流路構成であってもよい。
また、図１から図５に示す流路図では、第１の流路切換え機構２７及び第２の流路切換え機構１５として三方切換えバルブを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨の範囲内で、流路構成及び流路切換え機構の変更が可能である。
【００３２】
また、図２から図５に示す流路図では、第３の流路切換え機構２９として六方切換えバルブを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨の範囲内で、流路構成及び流路切換え機構の変更が可能である。
また、パージボトル１の形状、並びにパージボトル１へのサンプル液導入流路３、パージガス流路７及びサンプルガス流路１３の接続位置は図１から図５の流路図に示すものに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨の範囲内で、流路構成及び流路切換え機構の変更が可能である。
【００３３】
本発明にかかるパージアンドトラップシステムにおいて、スパージボトルからのサンプルガス中の水分を除去してから濃縮カラムに送るためのサンプルガス乾燥機構をサンプルガス流路にさらに備えていることが好ましい。その結果、スパージボトルからのサンプルガスを乾燥させた状態で濃縮カラムに導入することができる。この態様は、分析計として水分により測定誤差を生じるものを用いる場合に特に有効である。
【００３４】
【実施例】
図６は、本発明を適用したＶＯＣ測定装置のパージアンドトラップユニットの一例を示す流路図である。
採水ユニット（サンプル液供給機構）３には、上水道水などの測定対象水中の浮遊物などを除去するためのウオーターバス３９が設けられている。ウオーターバス３９内には間仕切り板３９ａ及びフィルター３９ｂが設けられており、ウオーターバス３９内に導入された測定対象水はフィルター３９ｂを介して採水流路４１の入口に導かれる。ウオーターバス３９には、フィルター３９ｂを通過した測定対象水を排出するための排出流路４３と、洗浄用水道水を導入するための洗浄流路４５が接続されている。
【００３５】
ウオーターバス３９からの採水流路４１の他端は、８ポートバルブ４７の１つのポートに接続されている。８ポートバルブ４７の共通ポートには、サンプルループ４９及び３方電磁バルブ５１を介してマイクロシリンジ５３が接続されている。マイクロシリンジ５３は８ポートバルブ４７のいずれのポートとも接続されるようになっている。
【００３６】
８ポートバルブ４７のそれぞれのポートには、採水流路４１のほか、校正用の標準試料５５，５７，５９のいずれかにつながる流路、洗浄液６１につながる流路、不要な液を排出するためのドレインにつながる流路、パージアンドトラップユニット６３につながるサンプル液導入流路５がそれぞれ接続されている。バルブ５１には洗浄液６１につながる流路が接続されており、バルブ５１はマイクロシリンジ５３をサンプルループ４９につながる流路又は洗浄液６１につながる流路に切り換えて接続する。
【００３７】
パージアンドトラップユニット６３には、採水ユニット３から送られたサンプル液に通気処理を施すためのスパージボトル１が設けられている。スパージボトル１内には、スパージボトル１内にパージガス及び清浄ガスを兼ねるキャリアガスを供給するためのパージガス流路７と、スパージボトル１内の気体を取り出すためのサンプルガス流路１３ａが導かれている。パージガス流路７の一端は、スパージボトル１内に導入されたサンプル液に浸かるように一端がスパージボトル１の底部付近に配置されている。サンプルガス流路１３ａの一端はスパージボトル１内に導入されたサンプル液を吸い込まないようにスパージボトル１の上部付近に配置されている。
【００３８】
パージアンドトラップユニット６３内にキャリアガスを供給するためのキャリアガス入口（CARRIER IN）６５が設けられている。キャリアガス入口６５にはパージガス供給機構（図示は省略）が接続される。キャリアガスとしてはヘリウムガスや窒素ガスなどの不活性ガスが用いられる。キャリアガス入口６５はキャリアガスの圧力を調節するための調圧器６７、圧力を監視するための圧力計６９、流量を調節するためのニードルバルブ７１、及び第１の流路切換え機構としての３方電磁バルブ２７を介してパージガス流路７に接続されている。キャリアガス入口６５、調圧器６７、圧力計６９、ニードルバルブ７１、バルブ２７間の流路は、図２及び図３に示す流路８を構成する。バルブ２７には流路２４を介してドレイン出口（液排出口）２５も接続されており、バルブ２７はパージガス流路７をニードルバルブ７１又はドレイン出口２５に切り換えて接続する。
【００３９】
サンプルガス流路１３ａには、サンプルガス流路１３ａからのキャリアガスを乾燥させるための二重管を備えたドライヤ７３が設けられている。ドライヤ７３を構成する二重管の内側の管は水分通過性の材料により形成されており、サンプルガス流路１３ａからのキャリアガスが二重管の内側の管内を通され、外側の管内には乾燥エアーが通されることにより、キャリアガス内の水分が乾燥エアー側に移動してキャリアガスが乾燥する。ドライヤ７３からの乾燥エアーはベント７５から排出される。
【００４０】
パージアンドトラップユニット６３内に乾燥エアーを供給するための乾燥エアー入口（Purgegas in）７７が設けられている。乾燥エアー入口７７には乾燥エアー供給機構（図示は省略）が接続される。乾燥エアー入口７７は、乾燥エアーの圧力を調節するための調圧器７９、圧力を監視するための圧力計８１、乾燥エアーの供給を開始及び停止させるための電磁バルブ８３、並びに流量を調節するためのニードルバルブ８５を介してドライヤ７３に接続されている。
【００４１】
ドライヤ７３からのサンプルガス流路は、３方電磁バルブ８７を介して、第３の流路切換え機構としての６方切換えバルブ２９に接続されている。バルブ８７には標準ガス入口８９につながる流路も接続されており、バルブ８７は切換えバルブ２９につながる流路をドライヤ７３又は標準ガス入口８９に切り換えて接続する。ドライヤ７３、バルブ８７、切換えバルブ２９間の流路は、図２及び図３のサンプルガス流路１３ａを構成する。
【００４２】
切換えバルブ２９には、吸着剤としての活性炭を充填した濃縮カラム３１の両端につながる流路と、３方ジョイント９１を介してＧＣＭＳ（ガスクロマトグラフ・質量分析計）のカラムへつながる分析流路３５と、キャリアガスを供給するためのキャリアガス流路３３と、第２の流路切換え機構としての３方電磁バルブ１５につながるサンプルガス流路１３ｂが接続されている。３方ジョイント９１は切換えバルブ２９からのガスの一部をスプリッター９３を経て廃棄するためのものである。
濃縮カラム３１の付近には、濃縮カラム３１を加熱及び冷却するためのペルチェ素子（図示は省略）が配置されている。ペルチェ素子に付着する霜を除去するために、乾燥エアー用の圧力計８１から抵抗器９５及び電磁バルブ９７を介して乾燥エアー噴出用の流路がペルチェ素子付近に導かれている。
【００４３】
バルブ１５からの流路１４は流量を制御するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）９９、３方電磁バルブ１０１、及びサンプルガス出口１７を介して吸引ポンプ１０３に接続されている。ＭＦＣ９９、バルブ１０１、サンプルガス出口１７間の流路は、図２及び図３の流路１４を構成する。バルブ１５には抵抗器１０５を介してキャリアガス用の圧力計６９につながる流路１８も接続されており、バルブ１５は、切換えバルブ２９からの流路１３ｂをＭＦＣ９９につながる流路１４又は抵抗器１０５につながる流路１８に切り換えて接続する。
また、バルブ１０１には配管洩れを検査するためのリークチェックバルブ１０７につながる流路も接続されており、バルブ８７は、ＭＦＣ９９をポンプ１０３又はバルブ１０７に切り換えて接続する。
【００４４】
図２及び図３も参照して、この実施例の動作を説明する。
切換えバルブ２９を第２の流路接続状態にして（図２（Ａ）参照）、バルブ８７へつながる流路（サンプルガス流路１３ａ）と濃縮カラム３１の一端につながる流路を接続し、濃縮カラム３１の他端とバルブ１５へつながる流路（サンプルガス流路１３ｂ）を接続し、キャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。キャリアガス流路３３にはキャリアガスが供給されており、キャリアガスはキャリアガス流路３３から切換えバルブ２９、濃縮カラム３１、切換えバルブ２９の他のポート、分析流路３５及びジョイント９１を介してＧＣＭＳへ供給されている。
【００４５】
サンプル採取時間になると、マルチポートバルブ４７によりサンプルループ４９を採水流路に接続し、バルブ５１によりサンプルループ４９とシリンジ５３を接続した後、シリンジ５３を吸引動作させて、フィルター３９ｂを通過したウオーターバス３９内の測定対象水を採水流路４１及びマルチポートバルブ４７を介してサンプルループ４９内にサンプル液として採取する。
【００４６】
マルチポートバルブ４７を切り換えて、サンプルループ４９をサンプル液導入流路５に接続した後、シリンジ５３を吐出動作させて、サンプルループ４９内のサンプル液をマルチポートバルブ４７及びサンプル液導入流路５を介してスパージボトル１に導入する。このとき、バルブ２７によりサンプルガス流路７はドレイン出口２５に接続されており、スパージボトル１内の気体はサンプルガス流路７、バルブ２７及び流路２４を介してドレイン出口２５から排出される。
【００４７】
予めバルブ８３を開き、乾燥エアー入口７７、調圧器７９、圧力計８１、バルブ８３及びニードルバルブ８５を介してドライヤ７３に乾燥エアーを供給しておき、ドライヤ７３の二重管内を乾燥させておく。
切換えバルブ２９を切り換えて第１の流路接続状態にし（図２（Ｂ）参照）、バルブ８７につながる流路（サンプルガス流路１３ａ）、サンプルガス流路１３ｂ間に濃縮カラム３１を接続し、キャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。バルブ２７を切り換えてパージガス流路７をニードルバルブ７１につながる流路（流路８）に接続し、バルブ８７により切換えバルブ２９をドライヤ７３に接続し、バルブ１５によりサンプルガス流路１３ｂを流路１４に接続し、バルブ１０１によりＭＦＣ９９をサンプルガス出口１７に接続する。
【００４８】
ポンプ１０３を作動させ、キャリアガス入口６５から供給されるキャリアガス圧力及びポンプ１０３の吸引力により、キャリアガス入口６５から供給されるキャリアガスを、調圧器６７、圧力計６９、ニードルバルブ７１、バルブ２７及びパージガス流路７を介してスパージボトル１内に供給する。スパージボトル１内では、スパージボトル１内の底部付近に配置されたパージガス流路７の一端からキャリアガスが噴出され、サンプル液に通気処理が施される。
【００４９】
通気処理後のキャリアガスは、サンプルガス流路１３ａを介してドライヤ７３へ導かれて乾燥された後、バルブ８７及び切換えバルブ２９を介して濃縮カラム３１へ導かれる。濃縮カラム３１では、通気処理後のキャリアガス中のＶＯＣが活性炭に吸着される。濃縮カラム３１を通過したキャリアガスは、切換えバルブ２９、サンプルガス流路１３ｂ、バルブ１５、流路１４に設けられたＭＦＣ９９及びバルブ１０１、サンプルガス出口１７、並びにポンプ１０３を介して排出される。
【００５０】
所定量のキャリアガスをスパージボトル１に導入した後、バルブ２７を切り換えてパージガス流路７を流路２４に接続し、スパージボトル１へのパージガスの供給を停止する。切換えバルブ２９を切り換えて第２の流路接続状態にして（図３（Ｃ）参照）、バルブ８７につながる流路（サンプルガス流路１３ａ）、サンプルガス流路１３ｂ間を接続し、濃縮カラム３１を介してキャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。ペルチェ素子により濃縮カラム３１を加熱し、濃縮カラム３１に充填された活性炭に吸着したＶＯＣを熱脱離させ、脱離したＶＯＣをキャリアガス流路３３から供給されるキャリアガスとともに、切換えバルブ２９、分析流路３５及びジョイント９１を介してＧＣＭＳへ導入する。
【００５１】
所定量のキャリアガスを濃縮カラム３１に導入した後、切換えバルブ２９を切り換えて第１の流路接続状態にして（図３（Ｄ）参照）、バルブ８７につながる流路（サンプルガス流路１３ａ）、サンプルガス流路１３ｂ間に濃縮カラム３１を接続し、キャリアガス流路３３と分析流路３５を接続する。バルブ１５を切り換えて、サンプルガス流路１３ｂを流路１８に接続する。清浄ガスとしてのキャリアガスをキャリアガス供給口６５、調圧器６７、圧力計６９、流路１８に設けられた抵抗器１０５、バルブ１５、サンプルガス流路１３ｂ及び切換えバルブ２９を介して濃縮カラム３１に供給し、濃縮カラム３１の洗浄を行なう。
【００５２】
濃縮カラム３１を通過したキャリアガスを切換えバルブ２９、サンプルガス流路１３ａに設けられたバルブ８７及びドライヤ７３を介してスパージボトル１内に供給してキャリアガスによりスパージボトル１内を加圧し、スパージボトル１内に収容されたサンプル液をパージガス流路７及びバルブ２７を介してドレイン出口２５から排出する。所定量のキャリアガスを濃縮カラム３１、ドライヤ７３及びスパージボトル１内に導入した後、バルブ１５を切り換えてバックフラッシュ動作を終了する。
【００５３】
また、測定終了後には、バルブ８３を開いて、ペルチェ素子に向けて乾燥エアーを噴射し、ペルチェ素子に付着した霜を吹き飛ばす。
ＧＣＭＳの校正は、マルチポートバルブ４７の切換え及びシリンジの吸引吐出動作により、サンプルループ４９に標準サンプル５５，５７，５９のいずれかを吸引し、スパージボトル１に標準サンプルを導入した後、上記と同様にして標準サンプル中の目的成分を測定することにより行なうことができる。
【００５４】
サンプルループ４９内の洗浄は、バルブ５１によりシリンジ５３を洗浄液６１につながる流路に接続し、シリンジ５３を吸引動作させて洗浄水３７をシリンジ５３内に吸引し、バルブ５１を切り換えてシリンジ５３をサンプルループ４９に接続し、マルチポートバルブ４７によりサンプルループ４９をドレインに接続した後、シリンジ５３を吐出動作させて行なう。
【００５５】
上記実施例ではパージガス及び清浄ガスとして共通のキャリアガス供給機構により供給されるキャリアガスを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、パージガスを供給するガス供給機構と清浄ガスを供給するガス供給機構をそれぞれ設けてもよい。
本発明を構成するサンプル液供給機構は、上記採水ユニット３に限定されるものではなく、所定量のサンプル液をスパージボトルに注入できる機構であればどのような機構であってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明にかかる通気処理器具では、スパージボトルと、サンプル液導入流路と、サンプルガス流路と、パージガス流路と、スパージボトルからのパージガス流路をパージガス供給機構又は液排出口に切り換えて接続する第１の流路切換え機構と、スパージボトルからのサンプルガス流路をサンプルガス出口又は清浄ガス供給機構に切り換えて接続する第２の流路切換え機構とを備え、本発明にかかる通気処理機構では、上記通気処理器具と、パージガス供給機構と、清浄ガス供給機構とを備え、スパージボトル内に収容されたサンプル液を排出する際に、清浄ガス供給機構から供給される清浄ガスを第２の切換え機構及びサンプルガス流路を介してスパージボトル内に供給してスパージボトル内を加圧し、パージガス流路及び第１の流路切換え機構を介して液排出口からサンプル液を排出するようにしたので、スパージボトルにサンプル液排出用流路を設ける必要がなくなり、さらにサンプル液排出用流路に開閉バルブを設ける必要がなくなり、流路構成を簡単にすることができる。
【００５７】
本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第１の態様では、上記通気処理機構と、濃縮カラムと、スパージボトル外でサンプルガス流路の途中に設けられ、サンプルガス流路間に分離濃縮カラムを接続し、キャリアガス流路と分析流路を接続する第１の流路接続状態と、サンプルガス流路間を直接接続し、濃縮カラムを介してキャリアガス流路と分析流路を接続する第２の流路接続状態との間で切り換えられる第３の流路切換え機構とを備え、濃縮カラムのバックフラッシュ動作時に、清浄ガス供給機構からの清浄ガスを濃縮カラムに供給し、濃縮カラムを通過した清浄ガスをサンプルガス流路を介してスパージボトル内に導入するようにしたので、バックフラッシュ動作とサンプル液排出動作を同時に行なうことができ、これらの動作に要する処理時間を短縮することができる。さらに上記通気処理機構を採用することにより流路構成が簡単になる。
【００５８】
本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第２の態様では、上記通気処理機構と、濃縮カラムと、サンプルガス流路のスパージボトル、濃縮カラム間に設けられ、スパージボトルを濃縮カラムに接続し、キャリアガス流路と分析流路を接続する第１の流路接続状態と、スパージボトルを濃縮カラムに接続せず、濃縮カラムを介してキャリアガス流路と分析流路を接続する第２の流路接続状態との間で切り換えられる第３の流路切換え機構とを備え、濃縮カラムのバックフラッシュ動作時に、清浄ガス供給機構からの清浄ガスを濃縮カラムに供給し、濃縮カラムを通過した清浄ガスをサンプルガス流路を介してスパージボトル内に導入するようにしたので、バックフラッシュ動作とサンプル液排出動作を同時に行なうことができ、これらの動作に要する処理時間を短縮することができる。さらに上記通気処理機構を採用することにより流路構成が簡単になる。
【００５９】
本発明にかかるパージアンドトラップシステムにおいて、スパージボトルからのサンプルガス中の水分を除去してから濃縮カラムに送るためのサンプルガス乾燥機構をサンプルガス流路にさらに備えるようにすれば、スパージボトルからのサンプルガスを乾燥させた状態で濃縮カラムに導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる通気処理機構の一例の流路構成及び動作を示す流路図であり、（Ａ）はサンプル液導入時、（Ｂ）は通気処理時、（Ｃ）はサンプル液排出時を示す。
【図２】本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第１の態様の流路構成及び動作を示す流路図であり、（Ａ）はサンプル液導入時、（Ｂ）は通気処理及び目的成分捕集時を示す。
【図３】本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第１の態様の流路構成及び動作を示す流路図であり、（Ｃ）は目的成分脱離時、（Ｄ）は濃縮カラム洗浄動作及びサンプル液排出時を示す。
【図４】本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第２の態様の流路構成及び動作を示す流路図であり、（Ａ）はサンプル液導入時、（Ｂ）は通気処理及び目的成分捕集時を示す。
【図５】本発明にかかるパージアンドトラップシステムの第２の態様の流路構成及び動作を示す流路図であり、（Ｃ）は目的成分脱離時、（Ｄ）は濃縮カラム洗浄動作及びサンプル液排出時を示す。
【図６】本発明を適用したＶＯＣ測定装置のパージアンドトラップユニットの一例を示す流路図である。
【図７】従来の通気処理機構を示す流路図である。
【符号の説明】
１      スパージボトル
３      サンプル液供給機構
５      サンプル液導入流路
７    パージガス流路
８，１４，１４ａ，１４ｂ，１８，２４    流路
９      パージガス供給機構
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ    サンプルガス流路
１５      第１の流路切換え機構
１７      サンプルガス出口
１９      清浄ガス供給機構
２５      液排出口
２７      第１の流路切換え機構
２９      第３の流路切換え機構
３１      濃縮カラム
３３      キャリアガス流路
３５      分析流路
【図１】
0004366861.tif 000002
【図２】
0004366861.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004366861.tif 000005
【図５】
0004366861.tif 000006
【図６】
0004366861.tif 000007
【図７】
0004366861.tif 000008