特開 2024-61070 気体収集装置及び気体収集方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024061070

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】気体収集装置及び気体収集方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/22 20060101AFI20240425BHJP

【ＦＩ】

G01N1/22 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022168771

(22)【出願日】2022-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】梅田 陽子

(72)【発明者】

【氏名】吉田 正志

【テーマコード（参考）】

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G052AA03

2G052AB03

2G052AC12

2G052AC26

2G052AD02

2G052AD42

2G052BA02

2G052BA14

2G052GA27

(57)【要約】

【課題】電源を用いずに金属素材により形成された収容設備の表面に貫通孔を形成し内部の気体を収集することができる気体収集装置、及び気体収集方法を提供する。
【解決手段】本開示に係る気体収集装置は、金属素材により形成された収容設備の表面に取り付けられ金属素材を腐食させる腐食媒体を収容設備の表面に接触させるように収容する収容空間と、収容設備の表面に取り付けられ収容空間を密閉して覆う密閉容器と、を備え、腐食媒体を収容空間に収容し、収容設備の表面において腐食媒体に基づいて腐食が進行することにより貫通孔を形成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属素材により形成された収容設備の表面に設けられ前記金属素材を腐食させる腐食媒体を前記収容設備の表面に接触させるように収容する収容空間と、
前記収容設備の表面に取り付けられ前記収容空間を密閉して覆う密閉容器と、を備え、
前記腐食媒体を前記収容空間に収容し、前記収容設備の表面において前記腐食媒体に基づいて腐食が進行することにより貫通孔を形成する、
気体収集装置。

【請求項2】

前記密閉容器に取り付けられ、前記貫通孔が生じた際に前記収容設備の内部から流出する気体を収集する気体収集部と、を備える、
請求項１に記載の気体収集装置。

【請求項3】

前記収容空間に収容される前記腐食媒体を備え、
前記腐食媒体は、前記金属素材を酸化させる、
請求項２に記載の気体収集装置。

【請求項4】

前記金属素材は、鉄を含む材料により形成され、
前記腐食媒体は、前記金属素材を腐食させる酸性溶液を含む、
請求項３に記載の気体収集装置。

【請求項5】

前記密閉容器に設けられ、前記収容空間から腐食の反応が低下した前記腐食媒体を回収する回収部と、
前記密閉容器に設けられ、前記回収部により前記腐食媒体が取り除かれた前記収容空間に新たに前記腐食媒体を追加して供給する供給部と、を備える、
請求項４に記載の気体収集装置。

【請求項6】

前記密閉容器に設けられ、前記貫通孔に中和剤を塗布するための操作棒を備える、
請求項５に記載の気体収集装置。

【請求項7】

金属素材により形成された収容設備の表面に開口を有する収容空間を設ける工程と、
前記収容空間を密閉して覆う密閉容器を前記収容設備の表面に取り付ける工程と、
前記収容空間の内部に前記金属素材を腐食させる腐食媒体を収容し、前記腐食媒体を前記収容設備の表面に接触させる工程と、
前記収容設備の表面において前記腐食媒体に基づいて腐食を進行させ貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を介して前記収容設備内の気体を収集する工程と、を備える、
気体収集方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、密閉空間内に存在する気体を収集するための気体収集装置及び気体収集方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力設備においては、放射性物質を含んだ廃棄物が発生する。このような廃棄物は、コンテナ等の収容設備の内部に保管されている。収容設備の内部に水が含まれている場合、水が放射性物質から放射される放射線により放射線分解され、水素が発生する可能性がある。空気中において水素濃度が所定の割合になる場合、静電気などによって生じるスパークを起因として爆発する虞がある。従って、収容設備を開放する前に、十分な安全対策を行い収容設備の内部の空間に存在する気体に含まれる水素の濃度を測定し、測定値に応じた対策を検討することが求められている。

【0003】

収容設備の扉や蓋などを開放せずに内部の水素濃度を測定する場合、収容設備の壁面や天井に内部空間と外部空間とを連通する貫通孔等を設ける必要がある。貫通孔等を設ける場合、火花の発生を防止するため、なるべく電動ドリル等の電気工具を用いないことが望ましい。例えば、特許文献１には、金属管の表面に接続した電極と、金属管の表面に接触させた電解質溶液とに基づいて金属管の表面に電界腐食を生じさせ、貫通孔を設ける方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－０１４５４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された手法は、電極に電力を供給するための電源装置が必要となる。屋外に設置される収容設備には、電源が設けられていない場合が多く、また、電源装置を運搬するために労力を要するため、電源を不要としつつ、収容設備に貫通孔を形成可能な手法が求められている。

【0006】

本発明は、電源を用いずに金属素材により形成された収容設備の表面に貫通孔を形成し内部の気体を収集することができる気体収集装置、及び気体収集方法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】

本発明の一態様は、金属素材により形成された収容設備の表面に設けられ前記金属素材を腐食させる腐食媒体を前記収容設備の表面に接触させるように収容する収容空間と、前記収容設備の表面に取り付けられ前記収容空間を密閉して覆う密閉容器と、を備え、前記腐食媒体を前記収容空間に収容し、前記収容設備の表面において前記腐食媒体に基づいて腐食が進行することにより貫通孔を形成する、気体収集装置である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、電源を用いずに金属素材により形成された収容設備の表面に貫通孔を形成し内部の気体を収集することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】気体収集装置の構成を示す断面図である。

【図2】容器の構成を示す断面図である。

【図3】腐食媒体の交換部及び供給部を取り付けた状態の気体収集装置の構成を示す断面図である。

【図4】操作棒の使用方法を示す断面図である。

【図5】気体収集方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】容器の他の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しつつ、本発明の気体収集装置、及び気体収集方法の実施形態について説明する。

【0011】

図１及び図２に示されるように、気体収集装置１は、内部空間Ｓが形成された収容設備Ｃに載置されて使用される。収容設備Ｃは、例えば、原子力設備の敷地内等に設置されているコンテナ型倉庫である。収容設備Ｃは、鉄を含むＳＵＳ３０４等の金属素材により形成されている。収容設備Ｃは、例えば、函型に形成されている。収容設備Ｃの内部空間Ｓには、例えば、原子力設備において発生した放射性物質を含んだ廃棄物が保管されている。収容設備Ｃは、扉（不図示）が設けられている。扉は、通常、固定されている。これにより、内部空間Ｓは、密閉されている。収容設備Ｃの内部には水素が発生している虞がある。収容設備Ｃの内部に水素が発生しているか否かを、扉を開放する以前に確認する必要がある。

【0012】

水素が発生した場合、空気に比して軽い水素は、収容設備Ｃの天井部Ｃ１の内側に溜まる。気体収集装置１は、収容設備Ｃの天井部Ｃ１に穿孔し、水素の有無を計測するために用いられる。気体収集装置１は、例えば、収容設備Ｃの天井部Ｃ１の上面側の表面に取り付けられる容器２と、容器を密閉して覆う密閉容器３と、密閉容器３内の気体を収集する気体収集部４とを備えている。容器２及び密閉容器３により穿孔装置Ｄが構成される。

【0013】

容器２は、例えば、円形断面の筒状体に形成されている。容器２は、収容設備Ｃの天井部Ｃ１の上面側の表面の穿孔予定箇所Ｃ２に比して大きい径の筒状体に形成されている。容器２は、上面側及び下面側に開口が生じるように中心軸を上下方向に沿って配置される。容器２の底部は、穿孔予定箇所Ｃ２を囲うように隙間なく接着される。穿孔予定箇所Ｃ２は、表面に存在する塗装、酸化被膜等を予め研磨して除去され、金属素地が露出していることが望ましい。

【0014】

穿孔予定箇所Ｃ２は、なるべく電動工具を用いずに紙やすり等を用い、手作業により研磨されることが望ましい。穿孔予定箇所Ｃ２は、例えば、直径２０ｍｍ以下の円形断面の貫通孔Ｈを形成する場合、直径２０ｍｍ以下の円形領域である。後述の様に、穿孔予定箇所Ｃ２を円形に腐食させたい場合、金属素材を露出させた穿孔予定箇所Ｃ２以外の領域は、マスキングや塗装等の被膜が形成されてもよい。容器２の底部の周囲には、収容設備Ｃの天井部Ｃ１の表面との間の隙間を塞ぐためのコーキング剤が充填されてもよい。

【0015】

穿孔予定箇所Ｃ２は、収容設備Ｃの天井部Ｃ１を貫通しない程度にドリルで途中まで穿孔しておいてもよい。このとき、穿孔予定箇所Ｃ２は、電気工具を用いずにハンドドリルなどの手動工具により途中まで穿孔されることが望ましい。この場合、穿孔予定箇所Ｃ２の研磨作業は省略されてもよい。容器２は、例えば、穿孔予定箇所Ｃ２の周囲を囲むように接着剤等を用いて接着される。容器２は、例えば、樹脂やガラスなどの耐腐食性素材により形成されている。容器２は、後述の様に貫通孔Ｈが形成されるまでの期間に使用可能であれば、金属素材により形成されていてもよい。容器２の底部が接着された場合、容器２の上面側が開口し、穿孔予定箇所Ｃ２を含む収容設備Ｃの天井部Ｃ１と容器２の内周面２Ａとにより収容空間２Ｂが形成される。

【0016】

容器２の収容空間２Ｂには、金属素材を腐食させる腐食媒体Ｌが収容される。容器２は、収容空間２Ｂにおいて腐食媒体Ｌを収容設備の表面に接触させるように収容する。腐食媒体Ｌは、金属素材を腐食させる酸性溶液である。腐食媒体Ｌは、例えば、鉄を含む金属素材を腐食させる５０％程度の濃硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）水溶液である。腐食媒体Ｌは、収容設備Ｃを形成する金属素材を酸化させるものであれば、王水や１０％程度のシュウ酸溶液が用いられてもよい。容器２は、例えば、容器２に比して大きく形成された密閉容器３により覆われる。

【0017】

密閉容器３は、収容設備Ｃの天井部Ｃ１の表面に取り付けられる。密閉容器３は、筒状に形成された筒状部３Ａと、筒状部３Ａの上面側を塞ぐ上面部３Ｂとを備えている。筒状部３Ａの下端の周囲に沿って延在して形成されたフランジ部３Ｃを備えていることが望ましい。筒状部３Ａは、矩形断面、円形断面等任意の容器２の周囲を覆うことができればどのような断面形状に形成されていてもよい。フランジ部３Ｃは、例えば、筒状部３Ａの断面形状に合わせた環状に形成されている。筒状部３Ａの下端もしくはフランジ部３Ｃは、例えば、収容設備Ｃの天井部Ｃ１の表面に接着される。筒状部３Ａの下端において収容設備Ｃの天井部Ｃ１の表面に接着可能であれば、フランジ部３Ｃはなくてもよい。筒状部３Ａの上面側の開口は、板状に形成された上面部３Ｂにより塞がれる。密閉容器３は、筒状部３Ａの内周面と、上面部３Ｂの下面と、収容設備Ｃの天井部Ｃ１の表面とにより内部空間３Ｓが形成される。フランジ部３Ｃと収容設備Ｃの天井部Ｃ１の表面との間の接着強度は、内部空間３Ｓに生じる内圧に基づいて調整される。

【0018】

上面部３Ｂには、例えば、着脱自在な蓋部３Ｄが設けられている。蓋部３Ｄは、例えば、上面部３Ｂに形成された開口３Ｈを塞ぐように形成されたゴム栓などの樹脂製の栓、ＳＵＳ栓、ガラス栓、あるいは上面部３Ｂ全体あるいはその一部が開閉可能な板状の蓋である。蓋部の形状は特に限定されないが、栓の場合は、すり合わせ式あるいはネジ式などが考えられ、収容設備Ｃの内部で水素などが発生して万一圧力が高くなっていた場合、貫通孔Ｈが貫通した際に密閉容器３の密閉性を保つためには、シール材を併用したネジ式が望ましい。同様に蓋部３Ｄが板状の場合は、パッキンなどで密閉でき、留め具などで固定できるものが望ましい。あるいは、蓋部３Ｄを用いない場合、上面部３Ｂには、コックで開閉可能な耐蝕性を有する配管が接続された容器２の内側に液を滴下可能な治具が設けられていてもよい。

【0019】

密閉容器３は、平面視して容器２の位置と蓋部３Ｄとが一致するように設置されることが望ましい。蓋部３Ｄは、密閉容器３の設置後に、取り外される。蓋部３Ｄが取り外された後、上面部３Ｂに形成された開口３Ｈからスポイト等を用いて容器２の収容空間２Ｂに腐食媒体Ｌが滴下される。その後、蓋部３Ｄを開口３Ｈに取り付け密閉容器３を密閉する。収容空間２Ｂに収容された腐食媒体Ｌは、穿孔予定箇所Ｃ２の金属素材を腐食させ、穿孔予定箇所Ｃ２の腐食が進行することにより貫通孔Ｈを形成する。

【0020】

貫通孔Ｈは、例えば、直径２０ｍｍ以下である。腐食媒体Ｌを容器２の収容空間２Ｂに添加すると、腐食媒体Ｌと穿孔予定箇所Ｃ２の金属とが反応して激しく発泡する。腐食媒体Ｌが溢れることを防止するため、貫通孔Ｈの内径が５ｍｍの場合、容器２は、腐食媒体Ｌの水深の５倍以上の高さに形成されていることが望ましい。腐食媒体Ｌの発泡を抑制する場合、容器２の内径は１０ｍｍ程度に形成されていることが望ましい。

【0021】

密閉容器３には、気体を収集するための気体収集部４が設けられている。気体収集部４は、密閉容器３に取り付けられ、収容設備Ｃの表面において腐食媒体Ｌに基づいて腐食が進行することにより貫通孔Ｈが形成された際に、収容設備Ｃの内部から流出する水素等の気体を収集するように構成されている。気体収集部４は、例えば、気体を吸引するシリンジ５と、シリンジ５により吸引された気体を収集する気体収集容器６とを備えている。シリンジ５と密閉容器３の筒状部３Ａとは、第１配管４Ａにより接続されている。

【0022】

第１配管４Ａの上流側には、流路を開放又は閉塞する二方コック４Ｇが設けられている。第１配管４Ａの途中には、第２配管４Ｂが分岐部４Ｃを介して分岐して接続されている。分岐部４Ｃには、三方コックが設けられている。密閉容器３の内部空間３Ｓ側から気体を流出させるが、シリンジ５及び気体収集容器６側から密閉容器３の内部空間３Ｓ側には気体を流通させないように構成されている。第２配管４Ｂの下流側には、気体収集容器６が接続されている。二方コック４Ｇは、流路の開放に基づいてシリンジ５と密閉容器３との第１接続が可能となる。

【0023】

閉塞時は密閉容器３の密閉をすることができる。（なお、確実にシリンジ５及び気体収集容器６側から密閉容器３の内部空間３Ｓ側には気体を流通させないようにするために、分岐部４Ｃと二方コック４Ｇの間に、逆止弁が内蔵されていてもよい。）、分岐部４Ｃ（三方コック）は、シリンジ５と密閉容器３との第１接続と、シリンジ５と気体収集容器６との第２接続とを切り替える切り替えバルブに形成されている。上記構成は一例であり、密閉容器３の内部空間３Ｓ側から気体を流出させるが、シリンジ５及び気体収集容器６側から密閉容器３の内部空間３Ｓ側には気体を流通させないように構成されていれば、他の配管構成が用いられてもよい。

【0024】

シリンジ５は、円筒状に形成されたシリンダ部５Ａと、シリンダ部５Ａの内周面を摺動するピストンロッド５Ｂとを備えている。シリンジ５は、ピストンロッド５Ｂを掃引して伸長することにより、シリンダ部５Ａの内部に生じる陰圧に基づいて気体を収集することができる。

【0025】

密閉容器３の内部空間３Ｓの気体を収集する場合、第１配管４Ａの流路が密閉容器３の内部空間３Ｓとシリンダ部５Ａの内部空間とを接続するように二方コック４Ｇの流路と分岐部４Ｃ（三方コック）の流路を開放する。次に、ピストンロッド５Ｂを掃引することにより、シリンダ部５Ａの内部に密閉容器３の内部空間３Ｓ内の気体を収集する。このとき、シリンジ５において陰圧が継続する場合、貫通孔Ｈが形成されていないことを意味する。この場合は、蓋部３Ｄを取り外し開口３Ｈからピペット等を用いて腐食媒体Ｌを容器２内に添加し、あるいは古い腐食媒体Ｌを吸い上げて回収した後に、新しい腐食媒体Ｌを添加し、容器２内の酸性度を上げ、貫通孔Ｈの形成を促す。その後、蓋部３Ｄを開口３Ｈに取り付けて密閉容器３を密閉する。ピストンロッド５Ｂは、シリンダ部５Ａから外れる位置に比して前の位置において停止される。

【0026】

この状態において、密閉容器３の内部空間に生じる陰圧に基づいて貫通孔Ｈを介して密閉容器３の内部空間３Ｓに収容設備Ｃの内部空間Ｓから密閉容器３の内部空間３Ｓ内に密閉容器３の内部空間Ｓに存在する気体が流通する。密閉容器３の天井部Ｃ１の下面側に水素が溜まっている場合、密閉容器３の内部空間３Ｓ内に貫通孔Ｈを介して水素が流通する。

【0027】

次に、二方コック４Ｇの流路を閉塞するとともに、第１配管４Ａの流路がシリンダ部５Ａの内部空間と気体収集容器６とを接続するように分岐部４Ｃの三方コックの流路を切り替える。次に、ピストンロッド５Ｂをシリンダ部５Ａの内部に押し込み、第１配管４Ａと分岐部４Ｃと第２配管４Ｂとを介してシリンダ部５Ａの内部に収集された気体を気体収集容器６内に移動させる。上記操作を繰り返すことにより、密閉容器３の内部空間３Ｓ内の気体を気体収集容器６内に収集することができる。

【0028】

気体収集容器６は、例えば、樹脂製の袋体に形成されている気体収集用のサンプリングバッグである。気体収集容器６は、例えば、気体の収集前の状態において萎んだ状態となっている。気体収集容器６は、シリンジ５におけるピストンロッド５Ｂの掃引回数に応じて気体が順次充填され、膨張する。上記工程により、気体収集容器６には、収容設備Ｃ内の気体を捕集することができる。腐食媒体Ｌの反応に基づいて発生する水素に基づいて密閉容器３内の圧力の上昇が無視できない場合や、貫通孔Ｈの形成直後に収容設備Ｃの内部空間Ｓに発生している気体の圧力に基づいて密閉容器３内の圧力が急上昇する場合、萎んだ状態の気体収集容器６や気体収集容器６に比して容積が大きいサンプリングバッグを予め密閉容器３に接続しておくことにより圧力を逃してもよい。この場合、二方コック４Ｇの流路を解放しておくとともに、第１配管４Ａの流路が密閉容器３の内部空間３Ｓと気体収集容器６とを接続するように分岐部４Ｃの三方コックの流路を切り替えておくことが必要である。

【0029】

貫通孔Ｈが形成されており、気体収集容器６に捕集された場合、気体収集容器６内の気体をガスクロマトグラフィーやモバイル型の水素濃度計等の計測機器に基づいて分析し、水素濃度を測定すればよい。腐食媒体Ｌが硫酸や塩酸の場合、鉄との反応時に水素が発生する。貫通孔Ｈの直径が５ｍｍ程度であり、材料がＳＵＳ３０４により形成された収容設備Ｃの天井部Ｃ１の厚みが２ｍｍ程度であり、貫通孔Ｈが上下方向に一定の円形断面に形成される場合、例えば、鉄の腐食に基づいて発生する水素量は、以下の通り算出される。貫通孔Ｈが形成された際に腐食する金属量は、０．０４ｃｍ^３（貫通孔Ｈ容積）×７．９３ｇ／ｃｍ^３（ＳＵＳ３０４の比重）＝０．３１１ｇである。１モルの鉄の腐食で、１モルの水素分子が発生するため、水素の発生量は、０．３１１×７４［％（鉄の含有率）］／５６［ｍｏｌ］×２２．４［Ｌ］＝０．０９２［Ｌ］である。

【0030】

貫通孔Ｈが形成されるまでに発生する水素量が、後の計測に影響を与える程度である場合、密閉容器３内のガスの測定前において、予め密閉容器３の内容積の３－１０倍程度のガスを吸引し、吸引したガスを排出して、密閉容器３内のガスを収容設備Ｃ内の気体へ十分に置換してからサンプリングすることが望ましい。水素濃度が所定の基準を超えた場合や、水素の有無が検知された場合、収容設備Ｃ内の気体は、窒素等の不活性ガスに置換される。この場合、収容設備Ｃの天井部Ｃ１に更に穿孔装置Ｄを設けて新たに貫通孔Ｈを形成し、貫通孔Ｈに不活性ガスを供給するための管路（不図示）を接続してもよい。容器２内に収容された腐食媒体Ｌは、硫酸や塩酸である場合、金属素材との反応の進行に応じて水素イオンが減少し、反応性が低下する。

【0031】

図３に示されるように、気体収集装置１は、腐食媒体Ｌを交換するための回収部７及び供給部８を備えていてもよい。回収部７及び供給部８は、例えば、密閉容器３に配管９を介して設けられている。回収部７は、例えば、容器２から腐食の反応が低下した腐食媒体Ｌを回収する。供給部８は、例えば、容器２に腐食媒体Ｌを供給する。

【0032】

回収部７は、円筒状に形成されたシリンダ部７Ａと、シリンダ部５Ａの内周面を摺動するピストンロッド７Ｂとを備えるシリンジである。回収部７は、ピストンロッド７Ｂを掃引して伸長することにより、シリンダ部７Ａの内部に生じる陰圧に基づいて腐食媒体Ｌを回収することができる。回収部７と密閉容器３の上面部３Ｂとは、第３配管９Ａ及び第４配管９Ｂにより接続されている。第３配管９Ａの上流側には、流路を開放又は閉塞する二方コック９Ｇが設けられている。二方コック９Ｇの上流側には、管状に形成されたノズル部１０が接続されている。

【0033】

ノズル部１０の先端は、蓋部３Ｄが取り外された後、上面部３Ｂの開口３Ｈを介して密閉容器３の容器２の収容空間２Ｂに挿入される。ノズル部１０と開口３Ｈとの間の隙間は、ボアスルーコネクター９Ｊを用いて密閉、固定される。ボアスルーコネクター９Ｊを緩めることで、ノズル部１０を上下に移動させることができるため、腐食の反応が低下した腐食媒体Ｌを回収部７へ回収する際には、ノズル部１０を容器２の底面部まで下げた上でボアスルーコネクター９Ｊを固定することが望ましい。一方、供給部８から新たな腐食媒体Ｌを供給する際には、ボアスルーコネクター９Ｊを緩めてノズル部１０を任意の位置に上げてからボアスルーコネクター９Ｊを密閉、固定することで、容器２の収容空間２Ｂをなるべく大きくし、腐食媒体Ｌの添加量を最大にすることができ、またノズル部１０が腐食することを防ぐことができる。

【0034】

この際のノズル部１０の位置は、腐食媒体Ｌが容器２からこぼれずに収容空間２Ｂ内に確実に入るよう、段階的に上げていくのが望ましい。なお、腐食媒体Ｌの供給が終了した際には、ノズル部１０は腐食を避けるため、もしくは内部観察のために密閉容器３を透明容器で構成した場合は、容器２の収容空間２Ｂの観察がしやすいように、密閉容器３の上部まで引き上げることが望ましい。腐食媒体Ｌを交換する作業をおこなうのは、シリンジ５の操作によって貫通孔Ｈが形成されていない場合に限られる。貫通孔Ｈが形成されている場合に、ボアスルーコネクター９Ｊを緩めてしまうと、密閉容器３の内部の気体が漏洩する可能性があるため、腐食媒体Ｌの交換操作は、念のため、シリンジ５の操作によって貫通孔Ｈが形成されていないことを確認した直後に実施するのが望ましい。

【0035】

第３配管９Ａの途中には、第４配管９Ｂが分岐部９Ｃを介して分岐して接続されている。分岐部９Ｃには、三方コックが設置されている。分岐部９Ｃは、容器２の収容空間２Ｂ側から腐食媒体Ｌを流出させるが、供給部８側から回収部７側には腐食媒体Ｌを流通させないように構成されている。第４配管９Ｂの下流側には、回収部７が接続されている。二方コック９Ｇは、流路の開放によって回収部７と密閉容器３との第３接続が可能となる。閉塞時は密閉容器３の密閉をすることができる。（なお、確実に回収部７から密閉容器３の内部空間３Ｓ側には液体を流通させないようにするために、分岐部９Ｃと回収部７の間に、逆止弁が内蔵されていてもよい。）、分岐部９Ｃ（三方コック）は、回収部７と密閉容器３との第３接続と、供給部８と密閉容器３との第４接続とを切り替える切り替えバルブに形成されている。

【0036】

供給部８は、円筒状に形成されたシリンダ部８Ａと、シリンダ部８Ａの内周面を摺動するピストンロッド８Ｂとを備えるシリンジである。供給部８は、回収部７により腐食媒体Ｌが取り除かれた容器２に新たに腐食媒体Ｌを追加して供給する。シリンダ部８Ａの内部には、腐食媒体Ｌが収容されている。供給部８は、ピストンロッド８Ｂをシリンダ部８Ａ側に押し込むことにより、シリンダ部８Ａの内部に生じる圧力に基づいて腐食媒体Ｌを第３配管９Ａ及びノズル部１０を介して容器２の収容空間２Ｂ内に供給することができる。気体収集装置１は、回収部７及び供給部８を設けることにより、容器２から腐食の反応が低下した腐食媒体Ｌを回収し、容器２に新たな腐食媒体Ｌを供給し、貫通孔Ｈの形成を促進することができる。

【0037】

図４に示されるように、貫通孔Ｈは、棒状に形成された操作棒２０を用いてアルカリ性の中和剤Ｋが塗布されてもよい。中和剤Ｋは、例えば、操作棒２０の先端部に予め塗布されていてもよく、あるいは操作棒２０の内部を空洞にしてチューブ状にして、操作棒２０に接続した中和剤供給装置からポンプ、シリンジ操作などによって、操作棒２０の内部を介して送り出す仕組みとしても良い。操作棒２０の先端部は、特に限定はされないが、例えば、テーパ形状に形成されているものや、スポンジ構造のものを取り付けて、貫通孔Ｈの形状に合わせて密着可能に形成されている。中和剤Ｋは、貫通孔Ｈから滴下しないように液体に比して粘度を低下させたペースト状に調整されていてもよい。

【0038】

操作棒２０の外径は、特に限定はされず、貫通孔Ｈの内径に比して大きく形成しても良いし、小さく形成しても良い。貫通孔Ｈが形成された後、水素が回収され、ガス分析結果に基づいて水素による危険性が少ないと判定された場合、操作棒２０の先端部を貫通孔Ｈに押し付け、貫通孔Ｈに付着している酸を中和する。操作棒２０の外径を、貫通孔Ｈの内径に比して大きくした場合には、貫通孔Ｈは、水素濃度を測定後、操作棒２０の先端部を貫入することにより塞ぐことができる。操作棒２０の外径を、貫通孔Ｈの内径に比して小さくし、先端に中和剤Ｋを含んだスポンジなどを設置した場合は、貫通孔Ｈの内壁への接触性が高くなり、貫通処理以降にコンテナの腐食が進行するのをより防止する効果が高くなる。

【0039】

操作棒２０は、収容設備Ｃの鉄を含む金属素材に比してイオン化傾向が高いアルミニウム、マグネシウム等の金属素材により形成されていてもよい。これにより、操作棒２０を犠牲陽極として貫通孔Ｈに露出した金属素材を還元し腐食の進行を防止してもよい。操作棒２０を貫通孔Ｈに挿入した後、開口３Ｈと操作棒２０との間の隙間には、充填材Ｎが充填されてもよい。操作棒２０は、容器２の上端の開口を塞ぐように形成されていてもよい。

【0040】

図５に示されるように、気体収集装置１を用いた気体集方法の処理の各工程の流れについて説明する。金属素材により形成された収容設備Ｃの表面に上部及び下部に開口を有する容器２を取り付ける（ステップＳ１００）。容器２を密閉して覆う密閉容器３を収容設備Ｃの表面に取り付ける（ステップＳ１０２）。容器２の内部に収容設備Ｃの金属素材を腐食させる腐食媒体Ｌを収容し、腐食媒体Ｌを収容設備の表面に接触させる（ステップＳ１０４）。収容設備Ｃの表面において腐食媒体Ｌに基づいて腐食を進行させ貫通孔Ｈを形成する（ステップＳ１０６）。貫通孔Ｈを介して収容設備Ｃ内の水素などの気体を収集する（ステップＳ１０８）。

【0041】

上述した気体収集方法において、容器２或いは密閉容器３の周囲には、電源を不要とする熱源を配置し、腐食媒体Ｌを加熱し、貫通孔Ｈの形成を促進してもよい。例えば、鉄粉に水を添加して酸化熱を発生させて熱源を構成してもよいし、生石灰に水を添加して消石灰を生成させる際の反応熱に基づいて熱源を構成してもよい。腐食媒体Ｌは、液体の他、半固体、ゲル状物質であってもよい。収容設備Ｃの金属素材が鉄を含む場合、腐食媒体Ｌは、反応時の水素の発生を防止するため、硫酸銅水溶液であってもよい。

【0042】

容器２は、少なくとも一部が収容設備Ｃの金属素材を酸化させ、ガルバニック電流を発生させる陰極となる錫、銅、銀、金等の金属材料により形成されていてもよい。また、容器２とは別に収容設備Ｃの金属素材を酸化させる陰極となる電極を設け、収容設備Ｃの金属素材と電気的に接続してもよい。これにより、電源を用いずに貫通孔Ｈの形成を促進させてもよい。

【0043】

図６に示されるように、容器２は、少なくとも一部が銅により形成されてもよい。このとき、容器２の銅を収容設備Ｃの金属素材に電気的に接続すると共に、腐食媒体Ｌを硫酸銅水溶液とし、ガルバニック電流に基づいて貫通孔Ｈを形成してもよい。このとき、容器２と収容設備Ｃの金属素材とは、導電性接着剤や電線Ｗを用いて電気的に接続されてもよい。また、穿孔予定箇所Ｃ２の周囲と容器２との間にイオン膜Ｍを設け、腐食により露出した鉄と容器２とによりダニエル電池を形成してもよい。この構成によれば、容器２の内壁に銅が析出し、イオン膜Ｍの内部には硫酸イオンが移動し、イオン膜Ｍの外部には鉄イオンが移動し、電気的に安定化することができる。

【0044】

硫酸や塩酸を用いる場合、穿孔予定箇所Ｃ２の表面に水素の気泡が付着し、分極が生じて反応が進まなくなるのに比して、ダニエル電池は、穿孔予定箇所Ｃ２の腐食の進行を安定化することができる。容器２と収容設備Ｃとによりダニエル電池を構成することで、電源を用いずに穿孔予定箇所Ｃ２の腐食の進行を安定化しつつ、貫通孔Ｈを形成することができる。

【0045】

上述したように気体収集装置１によれば、電動工具等を用いることなく、金属素材により形成された収容設備Ｃに貫通孔Ｈを形成することができる。気体収集装置１によれば、水素の発生の可能性がある収容設備Ｃに安全性を確保しつつ、内部空間Ｓの気体を収集し、分析することができる。気体収集装置１によれば、腐食媒体Ｌの交換や安定化させることにより、穿孔予定箇所Ｃ２の腐食を促進し、貫通孔Ｈを形成することができる。

【0046】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、気体収集装置１は、水素以外の可燃ガス、有毒ガス等の気体の収集に適用してもよい。貫通孔Ｈは、円形断面以外の断面形状であってもよい。気体収集装置１は、設置対象の上面だけでなく、側面側に設置されてもよい。穿孔予定箇所Ｃ２において収容設備Ｃの天井部Ｃ１を貫通しない程度にドリルで途中まで穿孔して設けられた孔が腐食媒体の収容空間として利用可能であれば、容器２は無くてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ 気体収集装置
２ 容器
３ 密閉容器
３Ｄ 蓋部
３Ｈ 開口
３Ｓ 内部空間
４ 気体収集部
５ シリンジ
６ 気体収集容器
７ 回収部
８ 供給部
９ 配管
１０ ノズル部
２０ 操作棒
Ｃ 収容設備
Ｃ２ 穿孔予定箇所
Ｄ 穿孔装置
Ｈ 貫通孔
Ｌ 腐食媒体
Ｓ 内部空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】