トルエン測定装置、及びトルエン検出ユニット

【課題】サンプリングガスに含まれているトルエンの減少を招くことなく、サンプリングガス中の水分による誤差の発生を防止すること。
【解決手段】トルエンと反応して呈色反応を生じるマルキス試薬を収容した検出ユニット２０に至る流路の途中に顆粒状の過塩素酸マグネシウム１６が配置されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境に存在する低い濃度のトルエンを呈色反応を利用して測定するガス測定装置、及びトルエン検出ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
濃度が極めて低くても長時間の吸引により人体に影響を与えるトルエンは、マルキス試薬、つまり濃硫酸とパラホルムアルデヒドの混合液にバブリングなどにより反応させ、反応により生じた色変化を検出することにより測定されている。
しかしながら、液を取り扱ったり、またバブリング操作を必要とするため、装置を携帯用に小型化することが困難であるという問題がある。
【０００３】
このため、一方の面に開口を備えた凹部を備えた基体の底部にマルキス試薬を含浸させた検出シートを固定して検出ユニットを構成することにより、ガス吸引手段と、測定ヘッドと、駆動用電源と、測定ヘッドの光学濃度の変化を検出する信号処理手段とを、測定ヘッドの一部を窓から露出させるようにケースに収容して構成された装置により測定することが提案されている。
これによれば、検出ユニットに予め試薬が用意されていて、かつバブリングが不要となるため、携帯用に測定装置を構成できる。
【０００４】
このような検出ユニットは通常、遮気性の容器に個別に収容されているため、未使用状態では一定の検出感度を維持しているものの、使用時にはサンプリングガスに晒されるため、試薬を構成する硫酸がサンプリングガスに含まれている水分を吸収するため、検出感度が低下するという不都合がある。
このような問題を解消するためには、シリカゲルなどの乾燥剤を筒状体に収容し吸湿手段を構成し、吸湿手段を通過したサンプリングガスを検出ユニットに導くことも考えられるが、乾燥剤がトルエンをも吸収するため、トルエンの検出感度が大幅に低下したり、測定誤差が生じるなどの新たな問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであってその目的とするところは、サンプリングガスに含まれているトルエンの減少を招くことなく、サンプリングガス中の水分による誤差の発生を防止することができるトルエン測定装置を提供することである。
【０００６】
また本発明の他の目的は、トルエンの減少を招くことなく、サンプリングガス中の水分による誤差の発生を防止できるトルエン検出ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような問題を解消するために請求項１の発明は、ガス吸引手段と、測定ヘッドと、駆動用電源と、前記測定ヘッドで検出された光学濃度の変化をトルエンの濃度に変換する信号処理手段と備え、トルエンと反応して呈色反応を生じるマルキス試薬を収容した検出ユニットを前記測定ヘッドに装着して測定するトルエン測定装置において、前記検出ユニットに至る流路の途中に顆粒状の過塩素酸マグネシウムが配置されている。
請求項２の発明は、前記顆粒状の過塩素酸マグネシウムが筒状体に収容され、前記ガス吸引手段のガス吸引口に着脱可能に構成されている。
請求項３の発明は、前記検出ユニットが、顆粒状の過塩素酸マグネシウムを収容した筒状体と同一の遮気性容器に収容されている。
請求項４の発明は、一方にガス流入口が、他方に光透過性窓が形成された容器に、前記光透過性窓の側にマルキス試薬の含浸体を収容するとともに、ガス透過性膜により前記含浸体とは区画して顆粒状の過塩素酸マグネシウムを収容して構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、サンプリングガスに含まれているトルエンの吸収を招くことなく水分を可及的に除去してマルキス試薬の硫酸の濃度変化に起因する測定誤差、感度の低下を防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、筒状体の着脱により簡単に乾燥剤を交換することができる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、検出ユニットの交換ごとに乾燥剤も交換できるため、乾燥剤の吸湿能力の低下による誤差を防止することができる。
【００１１】
請求項４の発明によれば、検出ユニットの交換と同時に乾燥剤の交換もできるため、測定準備作業の簡素化と、乾燥剤の交換の忘却を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明のガス検出装置の一実施例を示すものであって、携帯可能なサイズのケース１の上面１ａに、一端を軸２ａにより枢支された蓋体２により開閉可能な窓３を形成して、ここに後述する検出ユニット２０が脱着される装填部４を設け、また比較的見やすい位置には測定結果や操作状況を表示する表示パネル５、及びスイッチパネル６を配置し、さらに側面１ｂに装填部４に連通するガス取入口７を設けて構成されている。
【００１３】
図２（イ）は、装填部４を拡大して示すものであって、バネ１６に付勢された蓋体２に常時閉鎖され窓３には、測定ヘッド９が配置されている。測定ヘッド９は、検出ユニット２０を位置決めして載置できる凸部８を備え、これの中心部に測定室１０が形成されている。
測定室１０には、開口１０ａに光を照射する発光手段１４と、検出ユニット２０からの反射光を受ける受光手段１５とが収容されている。
【００１４】
一方、蓋体２にはガス取入口７に連通するガス流入口１１と、吸引ポンプ１２に連通する排出口１３が形成され、検出ユニット２０にサンプリングガスを供給できるように構成されている。なお、ガス流入口１１とガス取入口７、及びガス排出口１３と吸引ポンプ１２とは図示しない流路、より詳細にはチューブにより接続されている。
【００１５】
図２(ロ)に示したようにガス取入口７には、粒径０．１ｍｍ程度の顆粒状の過塩素酸マグネシウム１６を筒状体１７に充填した乾燥筒１８が挿抜可能に装着されている。なお、図中符号１９は過塩素酸マグネシウム１６の抜け出しを防止する通気性押さえ部材を示す。
【００１６】
図３は、前述の検出ユニット２０の一実施例を示すものであって、貫通孔を有する本体２１の一方の面にはガス透過性膜２２が、また他方の面には遮気性と光透過性を備えた窓２３が形成され、これらの窓２３とガス透過性膜２２との間に検出シート２４が装填されて構成されている。なお、窓２３は、光透過性フィルム２５により封止されていて、硫酸の蒸気が検出装置に流入するを防止するように構成されている。
【００１７】
検出シート２４は、トルエンとの化学反応により呈色するマルキス試薬を、耐硫酸性を有する吸収材、例えば合成紙に含浸、または塗布して構成され、遮気性を備えた袋や容器に収容して商品に仕上げられている。
【００１８】
図４は、検出ユニット２０の他の実施例を示すものであって、底部の中心に貫通孔３０ａが形成され、内周面に螺条３０ｂが形成されたホルダ本体３０と、貫通孔３０ａを封止できるサイズの光透過性フィルム３１と、後述するリング状蓋体３５との間に一定の空間を形成でき、かつ気密性を確保するための環状パッキン３２と、マルキス試薬を含浸した発色材３３と、ガス透過性を備えた膜３４と、前述の外周に螺条３５ａが形成され、中心部にテーパ状の貫通孔３５ｂを備えたリング状押さえ部材３５とを組み付けて構成されている。
【００１９】
すなわち、ホルダ本体３０の底部に貫通孔３０ａを封止するように光透過性膜３１を接着、または溶着して液密性を確保し、環状パッキン３２、マルキス試薬を含浸した発色材３３、及びガス透過性膜３４をこの順番に積層、装填し、好ましくはスリップリング３６を介装してリング状押さえ部材３５をホルダ本体３０に螺合して構成されている。なお、スリップリング３６は膜３４と押さえ部材３５との摩擦を軽減して螺合時に膜３４がねじれるのを防止するための部材で、膜３４の表面にフッ素樹脂などの低摩擦係数樹脂を被覆すれば、スリップリングを省略することもできる。
【００２０】
そして、乾燥筒１８の吸湿能力を、１つの検出ユニットでのサンプリング時間中に有効に吸湿できる程度とするとともに、検出ユニットと乾燥筒とを同一の遮気性容器に収容してキットとして構成するのが望ましい。
【００２１】
このように構成された装置において、遮気性容器から未使用の検出ユニット２０及び乾燥筒１８を取り出し、乾燥筒１８をガス取入口７に装着し（図２(ロ)）、また蓋体２をバネ１６に抗して開放し（図２（イ））、検出ニット２０の窓２３をヘッド９の側に向けて挿入すると、検出ユニット２０が、測定ヘッド９の凸部８にガイドされた規定の位置にセットされる。この状態で蓋体２を元に戻すと、蓋体２が検出ユニット２０に密着して検出ユニット２０のガス透過性膜２２の領域がガス流入口１１とガス流出口１３とに連通した状態となる（図２（ロ））。
【００２２】
この状態で図５に示したスイッチパネル６の電源スイッチ６ｅを押圧すると、メインスイッチ４０がＯＮとなり、電池４１の電力が電源回路４２等に供給されるから、測定開始スイッチ６を押圧することにより電源回路４２からポンプ１２に駆動電力が供給され、ガス取入口７から環境中のエアが乾燥筒１８に流入し、ここでエア中の水分だけが除去され、トルエンを含んだ可及的に除湿されたエアがガス流入口１１を経由して検出ユニット２０のガス透過膜２２から検出シート２４に流れ込み、排出口１３から外部に排出される。
【００２３】
この過程で、検出シート２４に担持されているマルキス試薬の硫酸が、サンプリングガスに含まれる水分の吸収に起因する濃度の変化をきたすことなく、マルキス試薬がトルエンと反応してシート２４に反応痕が形成されていく。元より反応跡の光学濃度は、トルエンの濃度とサンプリング時間とに比例する。
【００２４】
このようにして規定のサンプリング時間Ｔ、例えば６０秒が経過した段階で、マイクロコンピュータ４３がポンプ１２への電力の供給を断ち、発光素子１４を発光させて光透過性フィルム２５を介して検出シート２４からの反射光を受光素子１５により検出する。
このようにして検出された検出シート２４の光学的濃度を予め不揮発性のＲＡＭに格納されている検量線データに基づいてトルエンの濃度に換算し、デスプレイ駆動回路４４によりデイスプレイ５にガス濃度を表示する。
【００２５】
図６は、本発明と従来のトルエン測定装置により湿度を変えたエアにトルエン０．３ｐｐｍを混合した被検ガスを、一定のサンプリング時間（１分）で測定した場合の測定結果を示すものである。
この結果、本願発明は符号Ａに示したように相対湿度８０％程度のサンプリングガスに対してもほぼ一定の検出感度が保証されているのに対して、乾燥手段を備えない従来装置では符号Ｂに示したように湿度の増加とともに検出感度が低下し、相対湿度４０％程度では検出が不能となっている。
【００２６】
乾燥筒１８に充填した過塩素酸マグネシウムの効果を確かめるため、シリカゲル粒子を充填した乾燥筒を作成して測定したところ、図６の符号Ｃに示したように相対湿度にかかわり無く検出感度はほぼ一定に維持できるものの、検出感度が３０％程度も低下した。
このことから、トルエンを測定するための乾燥剤としては顆粒状の過塩素酸マグネシウムが有効であることが判明した。
【００２７】
なお、上述の実施例においては、乾燥筒１８をガス取入口７に装着するようにしているが、ガス取入口７から検出ユニット２０に至る流路の途中に顆粒状の過塩素酸マグネシウムを収容し、かつサンプリングガスが通過可能な部屋を配置しても同様の作用を奏する。
【００２８】
また、上述の実施例においては１つの検出ユニットを測定装置に装着する毎に、新しい乾燥筒をガス流入口１１に装着するようにしているが、図７に示したように検出ユニットのサンプリングガス流入口側に第２の環状パッキン３２’を介装してスペースを確保し、このスペースに顆粒状の過塩素酸マグネシウム１８を装填するとともに通気性フィルム３４’により封止しても同様の作用を奏する。
【００２９】
この実施例によれば、マルキス試薬を含浸した発色材３３に実際に流入するサンプリングガスについてだけ除湿できる量の過塩素酸マグネシウム１８で足りるので、吸湿剤を節約できるばかりでなく、検出ユニットの交換と乾燥筒の交換とが同等に行われるため、測定作業の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の測定装置の一実施例を示す図である。
【図２】同上装置の検出ユニットの装填部を拡大して示す断面図であって、図（イ）は蓋体を開放した状態を、また図（ロ）は検出ユニット、及び乾燥筒を装填した状態を示す図である。
【図３】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上装置に使用する検出ユニットの一実施例を示す斜視図と断面図である。
【図４】同上検出ユニットの一実施例を示す組立斜視図である。
【図５】本発明の測定装置の一実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明の装置と従来装置との検出特性を示す線図である。
【図７】本発明の検出ユニットの他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ケース２蓋体４検出ユニット装填部５表示パネル６操作スイッチ７ガス取入口９測定ヘッド１０測定室１１ガス流入口１２吸引ポンプ１３排出口１４発光手段１５受光手段１６顆粒状の過塩素酸マグネシウム１８乾燥筒

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス吸引手段と、測定ヘッドと、駆動用電源と、前記測定ヘッドで検出された光学濃度の変化をトルエンの濃度に変換する信号処理手段と備え、トルエンと反応して呈色反応を生じるマルキス試薬を収容した検出ユニットを前記測定ヘッドに装着して測定するトルエン測定装置において、
前記検出ユニットに至る流路の途中に顆粒状の過塩素酸マグネシウムが配置されているトルエン測定装置。
【請求項２】
前記顆粒状の過塩素酸マグネシウムが筒状体に収容され、前記ガス吸引手段のガス吸引口に着脱可能に構成されている請求項１に記載のトルエン測定装置。
【請求項３】
前記検出ユニットが、顆粒状の過塩素酸マグネシウムを収容した筒状体と同一の遮気性容器に収容されている請求項１に記載のトルエン測定装置。
【請求項４】
一方にガス流入口が、他方に光透過性窓が形成された容器に、前記光透過性窓の側にマルキス試薬の含浸体を収容するとともに、ガス透過性膜により前記含浸体とは区画して顆粒状の過塩素酸マグネシウムを収容して構成されているトルエン検出ユニット。

【図１】