特許 5663708 オンライン揮発性有機物分析器及びその使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5663708

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】オンライン揮発性有機物分析器及びその使用方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/02 20060101AFI20150115BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 1/22 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 30/54 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 30/26 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 30/08 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 30/72 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 30/68 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 30/14 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 30/46 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 30/88 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 33/00 20060101ALI20150115BHJP

【ＦＩ】

   G01N30/02 Z

   G01N1/00 101S

   G01N1/22 P

   G01N1/22 X

   G01N1/00 101R

   G01N30/54 F

   G01N30/26 M

   G01N30/08 G

   G01N30/72 F

   G01N30/68 C

   G01N30/14 Z

   G01N30/46 E

   G01N30/88 M

   G01N30/88 X

   G01N30/88 G

   G01N33/00 C

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-530075(P2014-530075)

(86)(22)【出願日】2012年7月20日

(65)【公表番号】特表2014-529080(P2014-529080A)

(43)【公表日】2014年10月30日

(86)【国際出願番号】CN2012000980

(87)【国際公開番号】WO2013037182

(87)【国際公開日】20130321

【審査請求日】2014年3月28日

(31)【優先権主張番号】201110274853.0

(32)【優先日】2011年9月16日

(33)【優先権主張国】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514063917

【氏名又は名称】武▲漢▼市天虹▲儀▼表有限▲責▼任公司

【氏名又は名称原語表記】ＷＵＨＡＮ ＴＩＡＮＨＯＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯ．， ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】李虹▲傑▼

(72)【発明者】

【氏名】▲韓▼▲長▼▲綿▼

(72)【発明者】

【氏名】蒋茂▲貴▼

(72)【発明者】

【氏名】王▲ペン▼蛟

【審査官】 土岐 和雅

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１２６８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４９６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２６０１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４６９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７１４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６０３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１０９０５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−１０６９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０２３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５１６８７４６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４７５９２１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第９４／０２２００９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ１／００〜１／４４、３０／００〜３０／９６、３１／００〜３１／２２、３３／００〜３３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体オンライン揮発性有機物分析器であって、
１つの六方弁（１０１）及びそれぞれ前記六方弁（１０１）に連通されたフィルタ（１０２）、内部標準吸気管（１０３）、外部標準吸気管（１０４）、第１電磁弁（１０５）、及び第２電磁弁（１０６）を備え、前記第１電磁弁（１０５）が第２電磁弁（１０６）に連通されたサンプリング装置（１）と、
給気装置（２）と、
それぞれ前記サンプリング装置（１）と給気装置（２）に接続された、１つの十二方弁（３０１）及びそれぞれ十二方弁（３０１）に連通された第１除水管（３０２）、第２除水管（３０３）、第１濃縮管（３０４）、及び第２濃縮管（３０５）を備え、前記第１除水管（３０２）と第２除水管（３０３）は同時に上記第２電磁弁（１０６）に連通された冷却装置（３）と、を備え、
該両空管冷濃縮両検出器気体オンライン揮発性有機物分析器は、更に１つのそれぞれ前記サンプリング装置（１）と給気装置（２）に接続された気体流量制御装置（４）、前記気体流量制御装置（４）に接続された分析装置（５）、及び前記分析装置（５）に接続されたデータ採集、処理装置を備え、
前記冷却装置（３）は更に１つのＣＯ_２トラップ管（３０６）を備え、前記第２除水管（３０３）はＣＯ_２コレクタ（３０６）により十二方弁（３０１）に連通され、前記第１除水管（３０２）、第２除水管（３０３）、第１濃縮管（３０４）及び第２濃縮管（３０５）が１つの低温コールドトラップ装置の中に設置されたことを特徴とする気体オンライン揮発性有機物分析器。

【請求項2】

前記気体流量制御装置（４）は、第３電磁弁（４０１）、第４電磁弁（４０２）、それぞれ前記第３電磁弁（４０１）と第４電磁弁（４０２）に連通された第１質量流量制御器（４０４）と第２質量流量制御器（４０５）、同時に前記第３電磁弁（４０１）と第４電磁弁（４０２）に連通された第３質量流量制御器（４０６）、同時に前記第１質量流量制御器（４０４）、第２質量流量制御器（４０５）、上記第１電磁弁（１０５）及び１つのサンプリングポンプ（４０８）に連通された第５電磁弁（４０３）、及び前記第３質量流量制御器（４０６）により同時に前記第３電磁弁（４０１）と第４電磁弁（４０２）に連通された減圧弁（４０７）を備えることを特徴とする請求項１に記載の気体オンライン揮発性有機物分析器。

【請求項3】

前記の分析装置（５）は、１つのカラムボックス（５０１）、カラムボックス（５０１）内に設置され且つそれぞれ上記十二方弁（３０１）に連通された第１キャピラリーカラム（５０２）と第２キャピラリーカラム（５０３）、前記第１キャピラリーカラム（５０２）に連通された第１検出器（５０４）、及び前記第２キャピラリーカラム（５０３）に連通された第２検出器（５０５）を備えることを特徴とする請求項２に記載の気体オンライン揮発性有機物分析器。

【請求項4】

前記の給気装置（２）は、窒素給気器（２０１）、ヘリウム給気器（２０２）、空気給気器（２０３）、及び水素給気器（２０４）を備え、前記窒素給気器（２０１）が上記減圧弁（４０７）に連通され、前記ヘリウム給気器（２０２）が上記十二方弁（３０１）に連通されて、前記空気給気器（２０３）と水素給気器（２０４）はいずれも上記第２検出器（５０５）に連通され、上記第１検出器（５０４）は質量分析検出器を採用し、上記第２検出器（５０５）は水素炎検出器を採用することを特徴とする請求項３に記載の気体オンライン揮発性有機物分析器。

【請求項5】

前記第１除水管（３０２）と第２除水管（３０３）は内径１．０-１．５ｍｍ、長３０ｃｍ-４０ｃｍ の空ガラス管又は空石英管を採用し、前記第１除水管（３０２）と第２除水管（３０３）の外壁にいずれも温度が調整制御可能な加熱線を巻き付け、前記第１濃縮管（３０４）及び第２濃縮管（３０５）はいずれも内径０．５３ｍｍ且つ長３０ｃｍ-４０ｃｍ の空キャピラリーカラムを採用し、前記第１濃縮管（３０４）は活性化した石英キャピラリーカラムを採用し、前記第２濃縮管（３０５）はＰＬＯＴ（多孔質層オープンチューブラ）キャピラリーカラムを採用し、前記第１濃縮管（３０４）と第２濃縮管（３０５）の外壁にいずれも温度が調整制御可能な加熱線を巻き付けることを特徴とする請求項１に記載の気体オンライン揮発性有機物分析器。

【請求項6】

前記ＣＯ_２トラップ管（３０６）は内径４ｍｍ、長１５ｃｍのＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）管であり、管内にアルカリアスベストを充填することを特徴とする請求項１に記載の気体オンライン揮発性有機物分析器。

【請求項7】

気体オンライン揮発性有機物分析器を用いてオンライン揮発性有機物を分析する方法であって、
サンプリングポンプ（４０８）をオンして、サンプル気体がフィルタ（１０２）を経てサンプリング気体経路に進入し、六方弁（１０１）のＳ１位置の入り口に進入し、Ｓ６位置の公共口から出て、第２電磁弁（１０６）を通過した後、サンプル気体が２つの経路に分けられる：
第１気体経路のサンプル気体は、第１除水管（３０２）を通過して十二方弁（３０１）の１２番号位置に進入し、１１番号位置から出てから、第１濃縮管（３０４）に進入し、揮発性有機物Ｃ５-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素（窒素、硫黄）含有有機物、ハロゲン化炭化水素が第１濃縮管（３０４）内に凝結濃縮されて、他の気体が十二方弁（３０１）の８番号位置に進入し、７番号位置から出てから第４電磁弁（４０２）を経てから、第２質量流量制御器（４０５）を通過して更に第５電磁弁（４０３）を経て、サンプリングポンプ（４０８）で放出され、
第２気体経路のサンプル気体は、第２除水管（３０３）に進入してＣＯ_２トラップ管（３０６）を通過して十二方弁（３０１）の１番号位置に進入し、２番号位置から出て第２濃縮管（３０５）に進入し、Ｃ２-Ｃ５炭化水素化合物が定量的に第２濃縮管（３０５）内に凝結濃縮され、他の気体が十二方弁（３０１）の５番号位置に進入し、６番号位置から出て、第３電磁弁（４０１）を通過して第１質量流量制御器（４０４）を経て、更に第５電磁弁（４０３）を通過してサンプリングポンプ４０８で放出され、
サンプル気体採集プログラムを完成し、そしてデータ採集、処理装置により分析装置におけるデータを分析して、第１除水管（３０２）の温度は-２０℃であり、第２除水管（３０３）が-８０℃であり、第１濃縮管（３０４）と第１濃縮管（３０５）の温度がいずれも-１５５℃程度であるサンプル気体を採集するステップ１と、
第１濃縮管（３０４）と第２濃縮管（３０５）を同時に快速加熱し、-１５５℃から１００℃に上昇した後、昇温速度が４０℃／ｓであり、２つの濃縮管内の揮発性有機物が快速脱着されて、具体的な操作は以下のようである：
第１気体経路にヘリウム給気器（２０２）でヘリウムを供給し、十二方弁（３０１）の９番号位置で進入し、８番号位置から出て、第１濃縮管（３０４）に進入し、脱着した有機物がヘリウムのパージで十二方弁（３０１）の１１番号位置と１０番号位置を通過して、カラムボックス（５０１）に進入し、第１キャピラリーカラム（５０２）の中で分離され、更に第１検出器（５０４）に進入して定性、定量分析し、第１キャピラリーカラムが長６０ｍ、内径０．２５ｍｍのキャピラリーカラムであり、
第２気体経路に窒素給気器（２０１）で窒素を供給し、十二方弁（３０１）の４番号位置と５番号位置で第２濃縮管（３０５）に進入し、脱着したＣ２-Ｃ５炭化水素化合物は窒素パージで十二方弁（３０１）の２番号位置と３番号位置を経て、カラムボックス（５０１）に進入し、第２キャピラリーカラム（５０３）の中で分離され、更に第２検出器（５０５）に進入し、Ｃ２-Ｃ５炭化水素化合物に対して定性と定量分析して、第２キャピラリーカラムは長１５ｍ、内径０．３２ｍｍのキャピラリーカラムであり、上記第１濃縮管（３０４）と第２濃縮管（３０５）を熱脱着する期間に、冷却が停止しなくて、低温コールドトラップ装置の保持温度は-１５５℃〜-１５０℃であるステップ１で採集されたサンプル気体を熱脱着するステップ２と、
第１除水管（３０２）と第２除水管（３０３）及び第１濃縮管（３０４）と第２濃縮管（３０５）を１００℃以上に加熱し、低温コールドトラップ装置の保持温度は-１５５℃〜-１５０℃であり、窒素給気器（２０１）で提供されたパージ気体とする窒素は減圧弁（４０７）と第３質量流量制御器（４０６）を経て２つの経路に分けられる：
窒素は第４電磁弁（４０２）を経て、十二方弁（３０１）の７番号位置と８番号位置を経て第１濃縮管（３０４）をブローバックし、更に十二方弁（３０１）の１１番号位置と１２番号位置を経て第１除水管（３０２）に進入し、管における水気をパージし、第２電磁弁（１０６）と第１電磁弁（１０５）を経て、最後に第５電磁弁（４０３）を経てサンプリングポンプ（４０８）で放出され、
窒素は第３電磁弁（４０１）を経て、十二方弁（３０１）の６番号位置と５番号位置を経て第２濃縮管（３０５）をブローバックし、更に十二方弁（３０１）の２番号位置と１番号位置を経てＣＯ_２トラップ管（３０６）に進入し、更に第２除水管（３０３）に進入し、第２電磁弁（１０６）と第１電磁弁（１０５）を経て、最後に第５電磁弁（４０３）を経てサンプリングポンプ（４０８）で放出される加熱ブローバックして浄化するステップ３と、を含むことを特徴とする気体オンライン揮発性有機物分析器を用いてオンライン揮発性有機物を分析する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体における揮発性有機物分析器及びその使用方法に関し、特に気体における揮発性有機物オンライン分析器及びその使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

揮発性有機化合物(Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ＶＯＣｓと略称する)とは、沸点範囲が５０℃-２６０℃であり、室温で飽和蒸気圧が１３３．３２２ Ｐａを超える化合物である。このような化合物は広範囲に室内外の空気に存在し、対流圏のオゾンの増加と他の酸化剤の生成には重要な役割を果たし、さらに直接に有機エアロゾルなどの二次汚染物質を生成することもできる。さらに重要なことは、ＶＯＣｓ成分における一部の化合物、例えばベンゼン、１, ３-ブタジエンなどが潜在的な発癌作用を持っていることであり、このため、環境におけるＶＯＣｓの存在、由来、分布規律、移行転換及びその人体健康に対する影響の研究はずっと注目されたものであり、且つ国内外の研究重点となる。ＶＯＣｓの組分が複雑で、含有量が微少で、簡単で信頼可能なＶＯＣｓサンプリング及び測定方法を確立することはこの研究を実現する必要な手段である。

【0003】

現在、大気における揮発性有機物分析方法は、主に１現場サンプリング-実験室分析システム、２現場オンライン接続自動監視システムを有する。

【0004】

現場サンプリング-実験室分析システムについて、該システム現場サンプリング方法は主にエアバッグサンプリング、ステンレスタンクサンプリング、吸着剤管サンプリングを有し、エアバッグサンプリングは、内表面にＶＯＣを吸着するので、現在に少なく使用するものになり、ステンレスタンクサンプリングの効果が比較的に良いが、サンプル気体（常に液体窒素を添加する）を液体窒素で低温冷却して前濃縮する必要があり、操作が複雑で、コストが高いものになり、吸着剤管サンプリングはＶＯＣの吸着と脱着効率の問題、及び多い吸着剤の干渉、吸着剤管の切り替えなどの問題が存在する。実験室分析方法は、主にガスクロマトグラフィー（ガスクロマトグラフ／水素炎イオン化検出器／光イオン化検出器）、ガスクロマトグラフ／質量分析法である。現場サンプリング-実験室分析システムが気体におけるＶＯＣを分析する主な欠点は、環境空気における揮発性有機物にリアルタイムの連続自動監視を実施することができなく、大気におけるＶＯＣ濃度の急速な変化をキャプチャすることができないことである。

【0005】

現場オンライン接続自動監視システムについて、現在、このような監視システムの分析原理は主に吸着剤管サンプリング（室温／低温）／熱脱着ガスクロマトグラフィーであり、検出器は主に水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）と光イオン化検出器（ＰＩＤ）である。このようなオンライン分析システムの主な欠点は吸着剤管サンプリングが存在する異なるＶＯＣに対する吸着／脱着効率、吸着剤管の切り替えの問題、ＦＩＤとＰＩＤの両検出器がＶＯＣ定性分析に対する非専属性及び異なるＶＯＣの選択的検出問題（ＦＩＤは炭化水素化合物のみを検出するためのものであり、ＰＩＤは一部のＣ２とＣ３炭化水素化合物（例えばエタン、プロパン）及び一部のハロゲン化炭化水素（例えばジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタンなど）と酸素（窒素、硫黄）含有化合物（例えばメタノール、アクリロニトリル、硫化カルボニルなど）を検出することができない）である。このため、現在、オンラインＶＯＣ分析器は主にＣ２-Ｃ１２炭化水素化合物を分析することに用いられ、且つＣ２-Ｃ５とＣ６-Ｃ１２炭化水素化合物は２つの分析器でそれぞれ完成する必要があり、一回の分析で同時にＣ２-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素（窒素、硫黄）含有ＶＯＣ及びハロゲン化炭化水素を検出することができない。

【0006】

現在、環境大気揮発性有機物に対する研究の開始が遅れて、大気揮発性有機物に対する採集分析は主に国外の大型分析デバイスと機器に依存し、価格が高価で、且つ分析過程が複雑で、まだリアルタイムのオンライン接続自動分析を実現しなく、大気汚染研究の実際需要と大きな差がある。このため、ＶＯＣｓのサンプリング方法と分析技術を研究更新し、高感度、操作が簡単で、経済的で実用的且つ維持しやすいＶＯＣｓ分析機器を発展し、ＶＯＣｓオンライン接続自動監視技術を発展することは、大気環境監視研究分野には重要な意義を持っている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、主に従来の技術に存在する、液体窒素を用いて冷却することには不断に液体窒素を添加する必要があり、応用環境と自動化を制限する技術問題を解決しており、電子極低温冷却技術と方法を用いて、分析システムの操作プログラムを簡単化し、長期連続操作することができ、自動化を便利になるオンライン揮発性有機物分析器及びその使用方法を応用することである。

【0008】

本発明の他の１つの目的は、従来の技術において吸着剤管サンプリングを応用することに存在する一部のＶＯＣの低吸着効率、及び吸着管の切り替え等の技術問題を解決し、長期使用可能な、空キャピラリーカラムを用いて低温で凝結濃縮するオンライン揮発性有機物分析器及びその使用方法を提供することである。

【0009】

本発明のまた他の１つの目的は、従来のオンライン検出技術において単一の気体経路でサンプリングし、二つの機器でＣ２-Ｃ１２炭化水素化合物を検出することに存在する技術問題を解決し、２つの気体経路で同時にサンプリングし、それぞれＣ２-Ｃ５とＣ５-Ｃ１２炭化水素化合物を濃縮し、１つの機器で同時にＣ２-Ｃ１２炭化水素化合物を検出するオンライン揮発性有機物分析器及びその使用方法を提供することである。

【0010】

本発明の別の１つの目的は、従来のオンライン検出技術において選択性検出器（ＦＩＤとＰＩＤ）を使用することに存在する、検出するＶＯＣの種類が少ない技術問題を解決し、ＦＩＤとＭＳの両検出器の検出技術と方法を用いて、一回の分析で同時にＣ２-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素（窒素、硫黄）含有化合物及びハロゲン化炭化水素などの各種の揮発性有機物を検出するオンライン揮発性有機物分析器及びその使用方法を提供することである。

【0011】

本発明の最後の１つの目的は、従来の大気揮発性有機物分析において存在する現場サンプリング-実験室分析と現場オンライン接続自動監視を兼備することができない技術問題を解決し、現場サンプリング（サンプリングタンクサンプリング）-実験室分析に用いることができるとともに、現場オンライン接続で自動に揮発性有機物を検出することに用いることができるオンライン揮発性有機物分析器及びその使用方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の前記技術問題は主に以下の技術案で解決することができる：
気体オンライン揮発性有機物分析器であって、サンプリング装置、給気装置、及びそれぞれ前記サンプリング装置と給気装置に接続された冷却装置を備え、該両空管冷濃縮両検出器オンライン揮発性有機物分析器は、それぞれ前記サンプリング装置と給気装置に接続された気体流量制御装置、前記気体流量制御装置に接続された分析装置、及び前記分析装置に接続されたデータ採集、処理装置を更に備えることを特徴とする。

【0013】

上記の気体オンライン揮発性有機物分析器において、前記サンプリング装置は、１つの六方弁及びそれぞれ前記六方弁に連通されたフィルタ、サンプル気体吸気管（ソフトウェア設定により連続サンプル供給と単回サンプル供給を選択することができる）、内部標準吸気管、外部標準吸気管、第１電磁弁、及び第２電磁弁を備え、前記第１電磁弁が第２電磁弁と連通する。

【0014】

上記の気体オンライン揮発性有機物分析器において、前記冷却装置は、十二方弁及びそれぞれ十二方弁に連通された第１除水管と、第２除水管と、第１濃縮管と、第２濃縮管と、を備え、前記第１除水管と第２除水管は同時に上記第２電磁弁と連通する。

【0015】

上記の気体オンライン揮発性有機物分析器において、前記冷却装置は更にＣＯ_２トラップ管を備え、前記第２除水管はＣＯ_２コレクタにより十二方弁に連通され、前記第１除水管、第２除水管、第１濃縮管及び第２濃縮管が低温コールドトラップ装置に設置される。

【0016】

上記の気体オンライン揮発性有機物分析器において、前記気体流量制御装置は、第３電磁弁と、第４電磁弁と、それぞれ前記第３電磁弁と第４電磁弁に連通された第１質量流量制御器及び第２質量流量制御器と、同時に前記第３電磁弁と第４電磁弁に連通された第３質量流量制御器と、同時に前記第１質量流量制御器、第２質量流量制御器、上記第１電磁弁及び１つのサンプリングポンプに連通された第５電磁弁と、前記第３質量流量制御器により同時に前記第３電磁弁と第４電磁弁に連通された減圧弁と、を備える。

【0017】

上記の気体オンライン揮発性有機物分析器において、前記の分析装置は、１つのカラムボックスと、カラムボックス内に設置され且つそれぞれ上記十二方弁に連通された第１キャピラリーカラム及び第２キャピラリーカラムと、前記第１キャピラリーカラムに連通された第１検出器と、前記第２キャピラリーカラムに連通された第２検出器と、を備える。

【0018】

上記の気体オンライン揮発性有機物分析器において、前記の給気装置は、窒素給気器、ヘリウム給気器、空気給気器及び水素給気器を備え、前記窒素給気器が上記減圧弁に連通され、前記ヘリウム給気器が上記十二方弁に連通され、前記空気給気器と水素給気器はいずれも上記第２検出器に連通され、上記第１検出器は質量分析検出器を採用し、上記第２検出器は水素炎検出器を採用する。

【0019】

上記の気体オンライン揮発性有機物分析器において、前記第１除水管と第２除水管は内径１．０-１．５ｍｍ、長３０ｃｍ-４０ｃｍの空ガラス管又は空石英管を採用し、前記第１除水管と第２除水管の外壁にいずれも温度が調整制御可能な加熱線を巻き付け、前記第１濃縮管及び第２濃縮管はいずれも内径０．５３ｍｍ且つ長３０ｃｍ-４０ｃｍの空キャピラリーカラムを採用し、前記第１濃縮管は活性化した石英キャピラリーカラムを採用し、前記第２濃縮管はＰＬＯＴ（多孔質層オープンチューブラ）キャピラリーカラムを採用し、前記第１濃縮管と第２濃縮管の外壁にいずれも温度が調整制御可能な加熱線を巻き付ける。

【0020】

上記のオンライン揮発性有機物分析器において、前記ＣＯ_２トラップ管は内径４ｍｍ、長１５ｃｍのＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）管又はガラス管であり、管内にアルカリアスベストを充填する。

【0021】

両空管冷濃縮両検出器気体オンライン揮発性有機物分析器を用いてオンライン揮発性有機物を行う分析方法であって、
サンプリングポンプをオンして、サンプル気体がフィルタを経てサンプリング気体経路に進入し、六方弁Ｓ１位置の入り口に進入し、Ｓ６位置の公共口から出て、第２電磁弁を通過した後、サンプル気体が２つの経路に分けられる：
第１気体経路のサンプル気体は、第１除水管を通過して十二方弁１２番号位置に進入し、１１番号位置から出てから第１濃縮管に進入し、揮発性有機物Ｃ５-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素含有有機物、ハロゲン化炭化水素は第１濃縮管内に凝結濃縮されて、他の気体は十二方弁の８番号位置に進入し、７番号位置から出てから第４電磁弁を経過した後、第２質量流量制御器を通過して更に第５電磁弁を経て、サンプリングポンプで放出され、
第２気体経路のサンプル気体は、第２除水管に進入し、ＣＯ_２トラップ管を通過して十二方弁１番号位置に進入し、２番号位置から出て第２濃縮管に進入し、Ｃ２-Ｃ５炭化水素化合物は定量的に第２濃縮管内に凝結濃縮され、他の気体が十二方弁５番号位置に進入し、６番号位置から出て、第３電磁弁を通過して第１質量流量制御器を経て、更に第５電磁弁を通過してサンプリングポンプから放出され、
第１除水管の温度が-２０℃であり、第２除水管が-８０℃であり、第１濃縮管と第１濃縮管の温度はいずれも-１５５℃ほどであるサンプル気体を採集するステップ１と、
第１濃縮管と第２濃縮管を同時に快速加熱し、-１５５℃から１００℃に上昇した後、昇温速度は４０℃／ｓであり、２つの濃縮管内の揮発性有機物が快速に脱着し、具体的な操作は以下のようである：
第１気体経路はヘリウム給気器からヘリウムを供給し、十二方弁９番号位置から進入し８番号位置から出て、第１濃縮管に進入し、脱着したＣ５-Ｃ１２炭化水素有機物、酸素含有（窒素、硫黄）及びハロゲン化炭化水素などの化合物をヘリウムのパージで十二方弁の１１番号位置と１０番号位置を経て、カラムボックスに進入し、第１キャピラリーカラムの中に分離され、更に第１検出器に進入して定性、定量分析を行い、第１キャピラリーカラムが長６０ｍ、内径０．２５ｍｍのキャピラリーカラムであり、
第２気体経路は窒素給気器から窒素を供給し、十二方弁の４番号位置と５番号位置から第２濃縮管に進入し、脱着したＣ２-Ｃ５炭化水素化合物は、窒素パージで十二方弁の２番号位置と３番号位置を経て、カラムボックスに進入し、第２キャピラリーカラムの中に分離され、更に第２検出器に進入し、Ｃ２-Ｃ５炭化水素化合物に対して定性及び定量分析を行い、第２キャピラリーカラムが長１５ｍ、内径０．３２ｍｍのキャピラリーカラムであり、上記第１濃縮管と第２濃縮管の熱脱着の期間に、冷却が停止しなくて、低温コールドトラップ装置の保持温度が-１５５℃程度であり、
分析過程においてデータ採集システムによりデータを採集し、分析プログラムを完成した後、データ処理システムにより採集したデータを処理する、ステップ１に採集したサンプル気体を熱脱着及び定性、定量分析するステップ２と、
第１除水管と第２除水管及び第１濃縮管と第２濃縮管を１００℃以上に加熱し、低温コールドトラップ装置の保持温度が-１５５℃程度であり、
窒素給気器から提供されたパージ気体とする窒素は減圧弁と第３質量流量制御器を経て２つの経路に分けられる：
窒素は第４電磁弁を経過して、十二方弁の７番号位置と８番号位置を経て、第１濃縮管をブローバックし、更に十二方弁の１１番号位置と１２番号位置を経て第１除水管に進入し、管の中の水気をパージし、第２電磁弁と第１電磁弁を経て、最後に第５電磁弁を経てサンプリングポンプで放出され、
窒素が第３電磁弁を経て十二方弁の６番号位置と５番号位置を経て第２濃縮管をブローバックし、更に十二方弁の２番号位置と１番号位置を経てＣＯ_２トラップ管に進入し、更に第２除水管に進入し、第２電磁弁と第１電磁弁を経て、最後に第５電磁弁を経てサンプリングポンプで放出する、加熱ブローバックして浄化するステップ３と、を含む。

【発明の効果】

【0022】

このため、本発明は以下の利点を有する：１．本発明は、電子冷却技術を採用して超低温冷却を実現し、液体窒素を用いて冷却すると、常に液体窒素を添加する必要があり、応用条件が限定された欠点を防止しており、長期に連続自動運行することができ、自動化操作を便利になり、２．本発明は空キャピラリーカラムを用いて揮発性有機化合物を低温凝結濃縮し、濃縮効率／脱着効率が高くし、吸着剤管の吸着濃縮において一部の有機物の吸着／脱着効率が悪く及び吸着管を切り替える欠点を防止し、長期に連続自動運行することができ、自動化操作を便利になり、３．本発明は、両空キャピラリーカラム低温濃縮技術を採用して、一回のサンプリングでそれぞれＣ２-Ｃ５炭化水素化合物とＣ５-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素含有（窒素、硫黄）化合物及びハロゲン化炭化水素などの多種の揮発性有機化合物を濃縮することができ、４．本発明は両分析カラム、両検出器分析技術を採用し、選択性検出器（ＦＩＤ）とユニバーサル検出器(ＭＳ)を結合し、揮発性有機物の定性分析、定量分析の能力を向上させ、一回のサンプリングで同時にＣ２-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素含有（窒素、硫黄）化合物及びハロゲン化炭化水素などの多種の揮発性有機有機物を分析し、５．本発明のサンプリング方法は連続サンプリングと単回サンプリング機能を有し、即ち、実験室において単回サンプリング操作により現場サンプリングタンクで採集されたサンプルを分析してもよく、自動監視ステーションに置きオンライン接続自動監視を実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】は本発明の１種の作動原理模式図である。

【0024】

図面１の５つの部分を具体的に説明し且つそれぞれの図面を画く必要があるかどうか？
１（１０１-１０６）サンプリング装置
２（２０１-２０４）給気装置
３（３０１-３０６）冷却装置
４（４０１-４０８）気体制御装置
５（５０１-５０５）分析検出装置

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、実施例により、図面を参照しながら、本発明の技術案を更に具体的に説明する。

【0026】

実施例：
気体オンライン揮発性有機物分析器であって、サンプリング装置１と、給気装置２と、それぞれ前記サンプリング装置１と給気装置２に接続された冷却装置３とを備え、該両空管冷濃縮両検出器オンライン揮発性有機物分析器は更に１つのそれぞれ前記サンプリング装置１と給気装置２に接続された気体流量制御装置４と、前記気体流量制御装置４に接続された分析装置５と、前記分析装置５に接続されたデータ採集、処理装置と、を備える。

【0027】

サンプリング装置１は、１つの六方弁１０１及びそれぞれ六方弁１０１に連通されたフィルタ１０２、内部標準吸気管１０３、外部標準吸気管１０４、第１電磁弁１０５及び第２電磁弁１０６を備え、第１電磁弁１０５と第２電磁弁１０６に連通される。

【0028】

冷却装置３は、１つの十二方弁３０１及びそれぞれ十二方弁３０１に連通された第１除水管３０２、第２除水管３０３、第１濃縮管３０４及び第２濃縮管３０５を備え、第１除水管３０２と第２除水管３０３は同時に第２電磁弁１０６に連通され、第１除水管３０２と第２除水管３０３は内径１．０-１．５ｍｍ、長３０ｃｍ-４０ｃｍの空ガラス管又は空石英管を採用し、第１除水管３０２と第２除水管３０３の外壁にいずれも温度が調整制御可能な加熱線を巻き付け、第１濃縮管３０４及び第２濃縮管３０５はいずれも内径０．５３ｍｍ且つ長３０ｃｍ-４０ｃｍの空キャピラリーカラムを採用し、第１濃縮管３０４は非活性化の石英キャピラリーカラムを採用し、第２濃縮管３０５はＰＬＯＴキャピラリーカラムを採用し、第１濃縮管３０４と第２濃縮管３０５の外壁にいずれも温度が調整制御可能な加熱線を巻き付ける。

【0029】

冷却装置３は更に１つのＣＯ_２トラップ管３０６を備え、第２除水管３０３はＣＯ_２コレクタ３０６により十二方弁３０１に連通され、第１除水管３０２、第２除水管３０３、第１濃縮管３０４及び第２濃縮管３０５が１つの低温コールドトラップ装置に設置され、ＣＯ_２トラップ管３０６は内径４ｍｍ、長１５ｃｍのＰＴＦＥ管又はガラス管であり、管内にアルカリアスベストを充填し、管の両端にそれぞれ１ｃｍのグラスウールを充填してアルカリアスベストを固定し、アルカリアスベストが気体で吹き出されることを防止する。

【0030】

気体流量制御装置４は、第３電磁弁４０１、第４電磁弁４０２、それぞれ第３電磁弁４０１と第４電磁弁４０２に連通された第１質量流量制御器４０４と第２質量流量制御器４０５、同時に第３電磁弁４０１と第４電磁弁４０２に連通された第３質量流量制御器４０６、同時に第１質量流量制御器４０４、第２質量流量制御器４０５、上記第１電磁弁１０５及び１つのサンプリングポンプ４０８に連通された第５電磁弁４０３、及び第３質量流量制御器４０６により同時に第３電磁弁４０１と第４電磁弁４０２に連通された減圧弁４０７を備える。

【0031】

分析装置５は、１つのカラムボックス５０１、カラムボックス５０１内に設置されて且つそれぞれ上記十二方弁３０１に連通された第１キャピラリーカラム５０２と第２キャピラリーカラム５０３、第１キャピラリーカラム５０２に連通された第１検出器５０４、及び第２キャピラリーカラム５０３に連通された第２検出器５０５を備える。カラムボックスは加熱、プログラム昇温、温度制御機能を有し、２つの長６０ｍのキャピラリーカラムを取り付けることができ、２つのサンプル注入器を取り付けて、両検出器に接続される。サンプル注入器と検出器は昇温、温度制御機能を有する。

【0032】

給気装置２は窒素給気器２０１、ヘリウム給気器２０２、空気給気器２０３及び水素給気器２０４を備え、窒素給気器２０１と減圧弁４０７に連通されて、ヘリウム給気器２０２が十二方弁３０１に連通され、空気給気器２０３と水素給気器２０４はいずれも第２検出器５０５に連通されて、第１検出器５０４は質量分析検出器を採用し、第２検出器５０５は水素炎検出器を採用する。

【0033】

以下、以上の気体オンライン揮発性有機物分析器を応用してオンライン分析する方法を説明する。

【0034】

サンプリングポンプ４０８をオンして、サンプル気体がフィルタ１０２を経てサンプリング気体経路に進入し、六方弁１０１のＳ１位置の入り口に進入し、Ｓ６位置の公共口から出て、第２電磁弁１０６を通過した後、サンプル気体が２つの経路に分けられる：
第１気体経路のサンプル気体は、第１除水管３０２を通過して十二方弁３０１の１２番号位置に進入し、１１番号位置から出てから、第１濃縮管３０４に進入し、揮発性有機物Ｃ５-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素（窒素、硫黄）含有有機物、ハロゲン化炭化水素が第１濃縮管３０４内に凝結濃縮されて、他の気体が十二方弁３０１の８番号位置に進入し、７番号位置から出てから第４電磁弁４０２を経てから、第２質量流量制御器４０５を通過して更に第５電磁弁４０３を経て、サンプリングポンプ４０８で放出され、
第２気体経路のサンプル気体は、第２除水管３０３に進入してＣＯ_２トラップ管３０６を通過して十二方弁３０１の１番号位置に進入し、２番号位置から出て第２濃縮管３０５に進入し、Ｃ２-Ｃ５炭化水素化合物が定量的に第２濃縮管３０５内に凝結濃縮され、他の気体が十二方弁３０１の５番号位置に進入し、６番号位置から出て、第３電磁弁４０１を通過して第１質量流量制御器４０４を経て、更に第５電磁弁４０３を通過してサンプリングポンプ４０８で放出され、
サンプル気体採集プログラムを完成し、そしてデータ採集、処理装置により分析装置におけるデータを分析して、第１除水管３０２の温度は-２０℃であり、第２除水管３０３が-８０℃であり、第１濃縮管３０４と第１濃縮管３０５の温度がいずれも-１５５℃程度であるサンプル気体を採集するステップ１と、
第１濃縮管３０４と第２濃縮管３０５を同時に快速加熱し、-１５５℃から１００℃に上昇した後、昇温速度が４０℃／ｓであり、２つの濃縮管内の揮発性有機物が快速脱着されて、具体的な操作は以下のようである：
第１気体経路にヘリウム給気器２０２でヘリウムを供給し、十二方弁３０１の９番号位置で進入し、８番号位置から出て、第１濃縮管３０４に進入し、脱着したＣ５-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素（窒素、硫黄）含有有機物及びハロゲン化炭化水素がヘリウムのパージで十二方弁３０１の１１番号位置と１０番号位置を通過して、カラムボックス５０１に進入し、第１キャピラリーカラム５０２の中で分離され、更に第１検出器５０４に進入して定性、定量分析し、第１キャピラリーカラムが長６０ｍ、内径０．２５ｍｍのキャピラリーカラムであり、
第２気体経路に窒素給気器２０１で窒素を供給し、十二方弁３０１の４番号位置と５番号位置で第２濃縮管３０５に進入し、脱着したＣ２-Ｃ５炭化水素化合物は窒素パージで十二方弁３０１の２番号位置と３番号位置を経て、カラムボックス５０１に進入し、第２キャピラリーカラム５０３の中で分離され、更に第２検出器５０５に進入し、Ｃ２-Ｃ５炭化水素化合物に対して定性と定量分析して、第２キャピラリーカラムは長１５ｍ、内径０．３２ｍｍのキャピラリーカラムであり、上記第１濃縮管３０４と第２濃縮管３０５を熱脱着する期間に、冷却が停止しなくて、低温コールドトラップ装置の保持温度は-１５５℃〜-１５０℃であるステップ１で採集されたサンプル気体を熱脱着するステップ２と、
第１除水管３０２と第２除水管３０３及び第１濃縮管３０４と第２濃縮管３０５を１００℃以上に加熱し、低温コールドトラップ装置の保持温度は-１５５℃〜-１５０℃であり、窒素給気器２０１で提供されたパージ気体とする窒素は減圧弁４０７と第３質量流量制御器４０６を経て２つの経路に分けられる：
窒素は第４電磁弁４０２を経て、十二方弁３０１の７番号位置と８番号位置を経て第１濃縮管３０４をブローバックし、更に十二方弁３０１の１１番号位置と１２番号位置を経て第１除水管３０２に進入し、管における水気をパージし、第２電磁弁１０６と第１電磁弁１０５を経て、最後に第５電磁弁４０３を経てサンプリングポンプ４０８で放出され、
窒素は第３電磁弁４０１を経て、十二方弁３０１の６番号位置と５番号位置を経て第２濃縮管３０５をブローバックし、更に十二方弁３０１の２番号位置と１番号位置を経てＣＯ_２トラップ管３０６に進入し、更に第２除水管３０３に進入し、第２電磁弁１０６と第１電磁弁１０５を経て、最後に第５電磁弁４０３を経てサンプリングポンプ４０８で放出される加熱ブローバックして浄化するステップ３と、を含む。

【0035】

本分析器は連続自動に同時に大気における揮発性Ｃ２-Ｃ１２炭化水素化合物、酸素（窒素、硫黄）含有有機物及びハロゲン化炭化水素を分析することができ、在本実施例において、上記低温コールドトラップ装置は、発明特許２００８１０１１８２３７．４の低温コールドトラップを採用する。

【0036】

本文に述べた具体的な実施例はただ本発明の精神に対して例を挙げて説明する。当業者は述べた具体的な実施例を種々の修正又は補修し又は類似の形態で切り替えることができるが、本発明の精神を逸脱しなくて又は付属の請求項で定義された範囲を超えないものである。

【0037】

本文には、サンプリング装置１、六方弁１０１、フィルタ１０２、内部標準吸気管１０３、外部標準吸気管１０４、第１電磁弁１０５、第２電磁弁１０６、給気装置２、窒素給気器２０１、ヘリウム給気器２０２、空気給気器２０３、水素給気器２０４、冷却装置３、十二方弁３０１、第１除水管３０２、第２除水管３０３、第１濃縮管３０４、第２濃縮管３０５、ＣＯ_２トラップ管３０６、気体流量制御装置４、第３電磁弁４０１、第４電磁弁４０２、第５電磁弁４０３、第１質量流量制御器４０４、第２質量流量制御器４０５、第３質量流量制御器４０６、減圧弁４０７、サンプリングポンプ４０８、分析装置５、カラムボックス５０１、第１キャピラリーカラム５０２、第２キャピラリーカラム５０３、第１検出器５０４、第２検出器５０５などの技術用語を多くに採用したが、他の技術用語を使用する可能性を排除するものではない。これらの技術用語の使用はただ本発明の本質を好適な例証によって理解するためのものであり、本発明の要旨を逸脱することなく種々の付加等が可能である。

【図1】