分析装置
【課題】簡易な方法で正確にＶＯＣを測定可能な分析装置を提供する。
【解決手段】
本発明の分析装置１は燃焼装置１０と、検知管３０とを有しており、バッグ２の検出対象ガスは吸引装置５によって所定量が引き出され、燃焼装置１０に送られる。燃焼装置１０は燃焼触媒を有しており、検出対象ガスのＶＯＣは燃焼触媒と接触して熱分解され、二酸化炭素と水になる。検出対象ガスは、更に検知管３０に送られる。検知管３０はアルカリとｐＨ指示薬が含有された呈色剤を有しており、検出対象ガスの二酸化炭素は担体表面でアルカリと反応し、担体表面のｐＨが下がり、ｐＨ指示薬が変色する。ｐＨ指示薬が変色する境界の位置を目盛りと比べることで、検出対象ガスに含有されるＶＯＣ量が総炭素量として求められる。
【解決手段】
本発明の分析装置１は燃焼装置１０と、検知管３０とを有しており、バッグ２の検出対象ガスは吸引装置５によって所定量が引き出され、燃焼装置１０に送られる。燃焼装置１０は燃焼触媒を有しており、検出対象ガスのＶＯＣは燃焼触媒と接触して熱分解され、二酸化炭素と水になる。検出対象ガスは、更に検知管３０に送られる。検知管３０はアルカリとｐＨ指示薬が含有された呈色剤を有しており、検出対象ガスの二酸化炭素は担体表面でアルカリと反応し、担体表面のｐＨが下がり、ｐＨ指示薬が変色する。ｐＨ指示薬が変色する境界の位置を目盛りと比べることで、検出対象ガスに含有されるＶＯＣ量が総炭素量として求められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化学物質の分析装置に関し、特に有機化合物の分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルエンやホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）は、シックハウス症候群や化学物質化敏症等の原因や、光化学スモッグの原因となることが知られており、ＶＯＣを使用する作業現場では、ＶＯＣの排出量や、その室内濃度を監視する必要がある。
【０００３】
従来、大気、土壌、水中の総ＶＯＣの濃度の測定は、ガスクロマトグラフ・質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）やガスクロマトグラフ・水素炎イオン化検出器（ＧＣ−ＦＩＤ）などを用いて個々の揮発性有機化合物の濃度を測定し、これを加算する方法が採られている。
【０００４】
しかし、ＶＯＣの種類は多岐に渡り、一般の室内でも数百種類にも及ぶ揮発性有機化合物が存在するので個々の揮発性有機化合物の濃度を測定することには大変な労力を要するとともに測定の限界もある。
【０００５】
このため、ＶＯＣを個別の物質として測定するのではなく、炭素数として包括的に測定する方法が知られている。これはＶＯＣを触媒などにより二酸化炭素に分解し、かつ炭素数に比例した感度が得られるＮＤＩＲやＦＩＤにて測定するものである。
【０００６】
しかしながらこれらの方法は試験室で行うもので現場にて簡易に測定できる方法ではなかったり、また分析装置が精密機器であり高価であるという欠点を有していた。
【０００７】
一方、現場で簡便に炭素を包括的に測定する分析系としては、光イオン検出器（ＰＩＤ）、熱線型半導体式センサ、高分子薄膜の膨潤に基づく干渉増幅反射法（ＩＥＲ法）などが知られている。
【０００８】
しかしながらこれらの方法は現場で簡便に測定できるものの、ＶＯＣに対する感度がその種類によって異なり、さまざまな種類のＶＯＣが混在している場合には正確な測定結果が得られないという欠点があった。
【特許文献１】特開２００２−２５７８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は簡単な設備でＶＯＣの濃度を正確に測定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、燃焼触媒と、前記燃焼触媒を加熱する加熱部とを有し、加熱された前記燃焼触媒が検出対象ガスに接触すると、前記検出対象ガス中に含まれる有機化合物ガスを燃焼させる燃焼装置と、細長で内部が観察可能な測定管と、前記測定管内に充填され、二酸化炭素と反応して変色する呈色剤と、前記測定管の長手方向に沿って配置され、前記呈色剤の反応した部分の長さを二酸化炭素の量に換算する目盛りとを有する検知管と、前記検知管が装着される装着部と、負圧を生成し、前記装着部から一定量の気体を吸引する吸引部とを有する吸引装置とを有し、前記検知管の両端に開口が形成された状態で、前記検知管の一端を前記装着部に装着し、他端を前記燃焼装置に接続し、前記一定量の検出対象ガスを前記燃焼装置を通して前記検知管に導入できるように構成された分析装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の分析装置であって、前記加熱部は通電によって昇温し、前記燃焼触媒を加熱するよう構成された分析装置である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の分析装置であって、前記燃料触媒は白金黒であり、担体表面に付着した分析装置である。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の分析装置であって、前記呈色剤は、アルカリと、ｐＨの値で変色するｐＨ指示薬とを含有する分析装置である。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の分析装置であって、一酸化炭素と二酸化炭素とを吸収する除去装置を有し、前記検出対象ガスは前記除去装置を通って前記燃焼装置に導入されるように構成された分析装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分析装置はＶＯＣの定量、定性分析を正確に行うことができる。本発明の分析装置は、従来のＶＯＣ分析装置に比べて現場で簡易に測定可能なだけでなく、製造コストも安価である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１の符号１は本発明の分析装置を示しており、この分析装置１は燃焼装置１０と、検知管３０と、吸引装置５とを有している。
【００１３】
吸引装置５は細長の保持部５１と、保持部５１内に設けられた不図示のシリンダーと、シリンダー内に挿通されたピストン棒５５と、保持部５１の一端に設けられ、シリンダーに接続された装着部５２とを有している。
【００１４】
検知管３０は細長の測定管３１を有している。測定管３１の一端には入口が形成され、他端には出口が形成されており、検知管３０の出口は装着部５２に接続されている。
燃焼装置１０の筐体１１には導入口２２ａと導出口２２ｂが形成されており、検知管３０の入口は配管２３を介して導出口２２ｂに接続されている。
【００１５】
図１の符号２は樹脂フィルム製のバッグを示しており、バッグ２の口金は柔軟性を有する配管２１によって燃焼装置１０の導入口２２ａに接続されている。
バッグ２には検出対象ガスが密封されており、ピストン棒５５をシリンダーに最も深く押し込んだ状態からピストン棒５５の把持部５６を引っ張り、ピストン棒５５を引き出すと、シリンダー内に生成される負圧によって、検出対象ガスがバッグ２から燃焼装置１０と、検知管３０を通って吸引装置５に吸引される。
【００１６】
図２は燃焼装置１０の筐体１１内部を示しており、燃焼装置１０は収容容器１４と、酸化剤１２と、加熱部１３とを有している。収容容器１４は細長の筒状であって、筐体１１内に配置されている。酸化剤１２は粒子状の担体と、担体表面に付着した燃焼触媒とからなり、酸化剤１２は収容容器１４内部に充填されている。
【００１７】
加熱部１３は細長の導電体であって、収容容器１４の周囲に巻き回されている。加熱部１３は不図示の電源に接続されており、加熱部１３に通電すると加熱部1３が昇温し、収容容器１４と、酸化剤１２とが加熱される。
【００１８】
収容容器１４の一端と他端はそれぞれ内部配管１６ａ、１６ｂを介して導入口２２ａと導出口２２ｂにそれぞれ接続されており、検出対象ガスは燃焼装置１０内を通過する時に収容容器１４内を通る。
【００１９】
ここでは、検出対象ガスはＶＯＣを含む大気で構成されている。酸化剤１２の燃焼触媒は白金黒で構成されており、予め酸化剤１２は加熱部１３によって所定温度に加熱されているので、検出対象ガスが収容容器１４内を通るときに燃焼触媒と接触し、検出対象ガス中のＶＯＣが全て酸化され、二酸化炭素が発生する。
【００２０】
この時、検出対象ガスは元々大気由来の二酸化炭素を有するが、この二酸化炭素は燃焼触媒で酸化されず、検知管３０には検出対象ガスに元々含まれる二酸化炭素と、ＶＯＣ由来の二酸化炭素とが到達する。
【００２１】
また、燃焼装置１０とバッグ２の間に除去装置２５が設けた場合には、検出対象ガスに元々含まれる二酸化炭素は、検出対象ガスが燃焼装置１０に到達する前に除去装置２５で除去されるので、検知管３０にはＶＯＣ由来の二酸化炭素だけが到達する。
【００２２】
図３は検知管３０を側方から観察した平面図であり、検知管３０は上述した測定管３１の他に、測定管３１内部に配置された検知剤３５と、測定管３１側壁の表面又は裏面に設けられた目盛り３９とを有している。
【００２３】
測定管３１の入口３２と検知剤３５の間には水分を吸収する除湿剤３４が配置されている。ＶＯＣが酸化される時には二酸化炭素だけでなく水も発生するが、検出対象ガスは除湿剤３４を通過する時に水分が除去される。
【００２４】
検知剤３５は粒子状の担体と、担体表面に付着した呈色剤とで構成されており、呈色剤はｐＨ指示薬とアルカリを含有する。ｐＨ指示薬は所定のｐＨ値を変色点とし、変色点を超えるｐＨで第一の色であり、変色点以下のｐＨで第二の色に変色する物質であり、検出対象ガスが接触する前は、担体表面はアルカリによってｐＨが変色点よりも高くなっているので、ｐＨ指示薬は第一の色である。
【００２５】
検出対象ガスが担体と担体の間を通過する時に呈色剤と接触すると、検出対象ガス中の二酸化炭素がアルカリと反応して炭酸塩が生じる。例えば、アルカリが水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の場合は、炭酸塩として炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ2）が生じる。炭酸塩は酸性なので、炭酸塩の発生によって担体表面がアルカリ性から酸性に傾き、そのｐＨが変色点以下になる。
【００２６】
担体表面のｐＨが変色点以下になると、ｐＨ指示薬の色、即ち呈色剤の色が第一の色から第二の色に変色する。呈色剤は検知剤３５の担体表面に露出しているので、呈色剤が変色すると検知剤３５の色が変色する。
【００２７】
検出対象ガスは入口３２から出口３３に向かうため、検知剤３５は入口３２側から徐徐に第二の色に変色し、第一、第二の色の境界が入口３２側から出口３３側に移動する。
【００２８】
吸引装置５は、シリンダー内にピストン棒５５を最も深く押し込んだ状態から設定距離だけピストン棒５５を引き出せるようになっており、従って吸引装置５は、その設定距離に応じた所定量（例えば１００ｍｌ）の検出対象ガスをバッグ２から吸引する。
【００２９】
検出対象ガス中のＶＯＣ濃度が低いと、検知管３０に到達するＶＯＣ由来の二酸化炭素量が少ないので、第一、第二の色の境界は検知剤３５の入口３２で止まるが、検出対象ガスのＶＯＣ濃度が高いと、検知管３０に到達するＶＯＣ由来の二酸化炭素量が多いので、第一、第二の色の境界は検知剤３５の出口３３側まで到達する。
【００３０】
目盛り３９は測定管３１の検知剤３５が収容された部分に、入口３２側から出口３３側に向かって並べられ、各目盛り３９は、所定量の標準試料を吸引した時の第一、第二の色の境界に応じた位置に配置されている。
各標準試料の二酸化炭素濃度は既知であり、各目盛り３９の近傍には対応する標準試料の二酸化炭素濃度に応じた数値が配置されている。
【００３１】
測定管３１は透明なガラス管であって、測定管３１内部の色の変化を観察可能になっており、第一、第二の色の境界と目盛り３９とを比較し、その境界に最も近い目盛り３９と、その目盛り３９に付せられた数値とから、二酸化炭素濃度を読み取ることができる。
【００３２】
ここでは、検出対象ガスを１００ｍｌ流したときに、目盛りの１００の位置が二酸化炭素濃度１００ｐｐｍを示し、２０００の位置が二酸化炭素濃度２０００ｐｐｍを示しており、この検知管３０では１００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下の範囲で二酸化炭素の濃度が分かる。
【００３３】
検出対象ガスに元々含まれる二酸化炭素と、ＶＯＣ由来の二酸化炭素の両方が検知管３０に到達する場合には、検知管３０から読み取れる二酸化炭素濃度は、検出対象ガスに元々含まれる二酸化炭素の濃度と、ＶＯＣ由来の二酸化炭素の濃度の合計値となる。
【００３４】
この場合、酸化される前の検出対象ガスの二酸化炭素濃度を測定しておき、その測定値を上記分析装置１での測定値から引けば、ＶＯＣ由来の二酸化炭素濃度が分かる。
【００３５】
また、上述した除去装置２５を設け、検知管３０にＶＯＣ由来の二酸化炭素だけを到達させれば、分析装置１で読み取った二酸化炭素の測定値が、ＶＯＣ由来二酸化炭素濃度となる。
【００３６】
尚、検知剤３５と出口３３の間に出口栓３６を配置しておけば、除湿剤３４と検知剤３５は出口栓３６でせき止められ、吸引装置５で吸引されても出口３３側に移動しない。
【００３７】
この分析装置１では、バッグ２と、燃焼装置１０と、検知管３０と、吸引装置５は互いに分離可能になっている。
【００３８】
上記検知管３０は検知剤３５が変色すると、そのままでは繰り返しの使用ができないので、１つのバッグ２についてＶＯＣの測定を終了し、次の測定を開始する前に検知管３０を配管２３と装着部５２から取り外し、検知管３０を吸引装置５と燃焼装置１０から分離する（図４）。
【００３９】
図５は分析装置１に装着される前の検知管３０を示しており、測定管３１の両端部は溶封され、測定管３１の内部雰囲気は外部雰囲気から遮断されている。従って、検知管３０を使用せずに貯蔵している間は、測定管３１の内部に大気が侵入せず、呈色剤や除湿剤３４が劣化しない。
【００４０】
この検知管３０を使用する時には測定管３１両端部を切断し、入口３２と出口３３を設け、図１に示したように入口３２を配管２３に出口３３を装着部５２に装着し、検知管３０の入口３２を燃焼装置１０の導出口２２ｂに接続し、出口３３を吸引装置５に接続する。
【００４１】
配管２１からバッグ２の口金を取り外し、新たなバッグ２の口金を配管２１に取り付け、燃焼装置１０に接続し、上述した工程を繰り返せば、新たなバッグ２に密閉された検出対象ガスのＶＯＣ濃度を測定することができる。
【００４２】
燃焼装置１０はバッグ２の交換毎に交換する必要はないが、繰り返し使用することで触媒能力が低下したら、収容容器１４を導入口２２ａと導出口２２ｂから分離して筐体１１外部に取り出し、酸化剤１２の交換を行う。
更に、除去装置２５も分析装置１から取り外しが可能であり、繰り返しの使用により二酸化炭素と水分の除去能力が低下した場合には、除去装置２５も交換する。
【００４３】
除去装置２５の構成は特に限定されないが、例えば筒状の容器の内部に吸収剤が充填されたものが使用される。吸収剤はＶＯＣを吸収又は分解せず、二酸化炭素と水を吸収するものであれば特に限定されず、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを使用することができる。
【００４４】
燃焼触媒や呈色剤を付着させる担体は特に限定されるものではなく、例えばアルミナ粒子、シリカゲル、ゼオライト等の種々の無機粒子を用いることができる。また、呈色剤を付着させる担体には、無機粒子の他にプラスチック粒子を用いることもできる。
【００４５】
燃焼触媒を付着させる担体は粒子状に限定されず、例えば金属やセラミック製の筒で担体を構成してもよい。各担体の内部に検出対象ガスを通せば、検出対象ガスは担体の一端から他端まで通過する間に、内壁表面の燃焼触媒に接触して熱分解される。
【００４６】
この場合、断面形状を四角形や六角形等の多角形の担体を複数本束ねていわゆる蜂の巣（ハニカム）形状にすれば、検出対象ガスが燃焼触媒と接触する接触面積が広くなり、ＶＯＣの熱分解効率が上がる。
燃焼触媒は白金黒に限定されず、白金、パラジウム、コバルト等の金属類やそれら金属類の合金等を用いることができる。
【００４７】
燃焼触媒の加熱温度は特に限定されないが、燃焼触媒が白金黒の場合には、２５０℃以上４００℃以下に燃焼触媒を加熱すれば殆どのＶＯＣを熱分解することができる。
【００４８】
加熱部１３は燃焼触媒を加熱可能であればその形状や材質、その設置場所も特に限定されるものではなく、加熱部１３の材質が検出対象ガスや燃焼触媒と反応しないものであれば、例えば酸化剤１２に加熱部１３を直接接触させてもよい。
【００４９】
呈色剤に用いるアルカリは、担体表面をアルカリ化し、二酸化炭素と反応して酸性の物質を生成するものであれば特に限定されるものではなく、水酸化リチウム以外にも、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、ヒドラジン（Ｈ2ＮＮＨ2）を用いることもできる。これらのアルカリは１種類を単独で呈色剤に用いてもよいし、２種類以上を混合して呈色剤に用いてもよい。
【００５０】
ｐＨ指示薬としては変色が鮮明であり、変色点がｐＨ７．０を超えるものであれば特に限定されず、そのようなｐＨ指示薬としては例えばアリザリンイエロー、１，３，５−トリニトロベンゼン、チモールフタレイン、フェノールフタイレン、チモルブルー、クレゾールレッド等がある。
【００５１】
検知管３０に用いられる除湿剤３４は、検知物質である二酸化炭素と反応せず、また二酸化炭素を吸着もしない物質であれば特に限定されるものではなく、例えば合成ゼオライトを用いることができる。
【００５２】
測定管３１はガラス管に限定されず、呈色剤や検知物質である二酸化炭素と反応しないものであれば、例えば透明なプラスチックチューブを用いることができる。測定管３１の形状も特に限定されず、断面形状が円形や、四角形や、幅に比べて厚みが薄い平らな形状のもの等種々のものを用いることができる。
また、測定管３１は全体が透明でなくても、少なくとも一部分に検知剤３５の色の境界位置が見える透明な窓部を有していればよい。
【００５３】
本発明の分析装置１は、燃焼触媒によって熱分解可能なＶＯＣを測定するものであり、そのようなＶＯＣには、例えばホルムアルデヒド、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、パラジクロロベンゼン等がある。
【００５４】
本発明の分析装置１はＶＯＣが発生する場所であれば、とのような分野でも本方法を利用してＶＯＣの濃度を測定することができる。具体的には塗装、印刷業、ＶＯＣ貯蔵施設、接着、ラミネート・積層版製造業、化学薬品製造などが挙げられる。
【００５５】
例えば、上述した塗装、印刷業等の作業現場のＶＯＣ濃度を測定する場合には、その作業現場の空気をバッグ２に採取して密閉し、該バッグ２を分析装置１に装着する。検出対象ガスを密封する容器は樹脂製バッグに限定されず、検出対象ガスを密封可能であれば、ガラス管、プラスチックチューブ等も用いることができる。
また、検出対象ガスをバッグ２等に密封せず、分析装置１に直接作業現場のガスを吸い込んで測定を行ってもよい。
【００５６】
一酸化炭素を含有する検出対象ガスが燃焼装置１０を通ると、ＶＯＣだけでなく一酸化炭素も酸化されて二酸化炭素になり、検知管３０にはＶＯＣ由来の二酸化炭素と、一酸化炭素由来の二酸化炭素の両方が到達する。
【００５７】
通常、一酸化炭素濃度は無視できる程小さいが、検出対象ガスの一酸化炭素濃度が無視できない程大きい場合には、検出対象ガスを一酸化炭素を除去可能な除去装置内を通過させ、一酸化炭素を除去してから燃焼装置１０へ送れば、ＶＯＣ由来の二酸化炭素濃度を正確に測定することができる。
【００５８】
また、一酸化炭素の除去装置を通さず、一酸化炭素を含有する検出対象ガスを直接燃焼装置１０へ送る場合には、検出対象ガスに元々含まれる一酸化炭素の濃度を別に測定しておき、検知管３０で測定された二酸化炭素濃度の値から、別に測定された一酸化炭素濃度を引いて、ＶＯＣ由来の二酸化炭素濃度とする。
【００５９】
一酸化炭素ガス濃度が高い検出対象ガスとしては、例えば、作業現場から大気に排出される前に燃焼除去装置で燃やされた排ガスがある。このような排ガスは、大気に放出される時のＶＯＣ濃度が基準値以下であることを上記分析装置１で確認する必要があるが、燃焼除去装置でＶＯＣが不完全燃焼すると、ＶＯＣが残るだけでなく、一酸化炭素も発生するので、上述した方法で一酸化炭素を除去するか、別に一酸化炭素濃度を測定することが必要になる。
【００６０】
一酸化炭素を除去する除去装置は特に限定されないが、例えば装置内部にポプカライトやパラジウム塩等一酸化炭素を吸収する吸収剤を有するものである。この除去装置は二酸化炭素の除去装置２５と別に設けてもよいし、同じ除去装置内で二酸化炭素と一酸化炭素の両方を除去するようにしてもよい。
【００６１】
同じ除去装置で一酸化炭素と二酸化炭素の両方を除去する場合、一酸化炭素の吸収剤と、二酸化炭素の吸収剤を、検出対象ガスが流れる方向に沿って並べて配置すれば、検出対象ガスが除去装置を通過する時に、一酸化炭素と二酸化炭素の両方が除去される。一酸化炭素の吸収剤と二酸化炭素の吸収剤の並び順は特に限定されるものではない。
【００６２】
また、一酸化炭素と、二酸化炭素の両方を除去せずに、いずれか一方を除去してから検出対象ガスを燃焼装置１０に送ることもできる。この場合、除去装置で除去しなかった方のガスの濃度を別に測定し、検知管３０で測定された二酸化炭素の濃度から、別に測定したガスの濃度を引けば、ＶＯＣ由来の二酸化炭素濃度が分かる。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明のＶＯＣの測定方法を更に詳細に説明する。
＜ＶＯＣ分解装置（燃焼装置）の作製＞
純水５０ｍｌにヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸六水和物（関東化学（株）社のカタログＮｏ．３２２５６−６０）を４ｇ溶解し、これに粒子状の担体であるγアルミナ（大明工業（株）社製の商品名「ＴＭ−３００」）１．５ｇを添加してから真空乾燥して水素置換したものを酸化触媒（酸化剤）として使用した。
【００６４】
これを外形５ｍｍ内径２．５ｍｍのガラス管からなる収容容器１４に充填長が５ｍｍの長さとなるように充填し、触媒カラムとして使用した。このカラムの外部に温度調節のできる電熱ヒーター（加熱部）を設置して、触媒を任意の温度に加熱可能なＶＯＣ分解装置（燃焼装置１０）を作製した。
【００６５】
＜分解効率＞
ＶＯＣとしてトルエンを含有する検出対象ガスを容易し、検出対象ガスを燃焼装置１０を迂回させて直接検知管３０に直接導入して二酸化炭素の濃度を測定し、導入濃度とした。
【００６６】
更に、同じ検出対象ガスを燃焼装置１０を通過させて検知管３０に導入して、二酸化炭素のＶＯＣ分解後の濃度を測定し、排出濃度とした。ここでは、カラムを通過する検出対象ガスの通気速度が約０．０５ｍｌ／分、燃焼触媒の温度は２５０℃であった。
【００６７】
トルエンと、一酸化炭素については、検知管３０を二酸化炭素検出用の物からそれぞれトルエン用、一酸化炭素用の物に変え、検出対象ガスを検知管３０に直接導入した時の導入濃度と、燃焼装置１０を通過させた後の排出濃度をそれぞれ測定した。
【００６８】
尚、トルエンは大気汚染の原因物質となるＶＯＣのうち、もっとも排出量が多いと報告されている化学物質である。
測定結果を下記表１〜３に記載する。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
【表３】
【００７２】
上記表１〜３と後述する表４〜７中の「ｐｐｍＣ」とは有機化合物の濃度（ｐｐｍ）を炭素１つのメタンに換算した値である。例えばトルエン（ＣＨ3Ｃ6Ｈ5）の炭素数は７つであるから、トルエンの濃度は１ｐｐｍが７ｐｐｍＣに相当する。
【００７３】
上記表１〜３から明らかなように、導入時に見られた７００から２９４０ｐｐｍＣの濃度のトルエンは排出時には検出されず、トルエンは燃焼触媒により全て分解されたことが確認できる。
また、一酸化炭素については導入および排出時のいずれにおいても確認されておらず、トルエンは不完全燃焼せずに完全に酸化されたことがわかる。
【００７４】
さらに導入および排出時における各種ガス濃度を合計したところ、導入時と排出時、すなわち触媒処理の前後でその合計濃度に大きな差のないことが確認できる。これらの結果から、導入時におけるトルエンガスは加熱した触媒によって全て二酸化炭素に分解されたことが確認できる。
【００７５】
＜比較例＞
次に、上記触媒カラムから触媒を取り除いたＶＯＣ分解装置を用いて上記表１〜３と同じ条件で試験を実施した場合の各ガスの測定結果を下記表４〜６に示す。
【００７６】
【表４】
【００７７】
【表５】
【００７８】
【表６】
【００７９】
上記表４〜６から明らかなように、二酸化炭素とトルエンと一酸化炭素の各ガス濃度は導入時と排出時において差の見られないことが確認できる。
この結果から、上記表１〜３におけるトルエンガスの二酸化炭素への分解はＶＯＣ分解装置内の燃焼触媒による酸化のためであることが確認できる。
【００８０】
＜他の実施例＞
トルエンに変え、ＶＯＣガスとしてキシレンガスを含有させた検出対象ガスを用い、上記表１〜３と同じ条件で試験を実施した場合の各ガスの測定結果を下記表７に記載する。
【００８１】
【表７】
【００８２】
キシレンを用いた場合も、トルエンを用いた場合と同様に、排出後にキシレンも一酸化炭素も検出されておらず、キシレンが分解された分だけ二酸化炭素濃度が高くなっており、トルエンと同様にキシレンも燃焼触媒により完全に酸化されることが確認された。
【００８３】
上記表１〜３および７の結果から、導入時と排出時の各種ガスの合計濃度にほとんど差がないことが確認できる。すなわち導入時におけるＶＯＣは触媒処理することで全て二酸化炭素として排出口から回収できることが確認される。
【００８４】
従って、導入前の検出対象ガスの二酸化炭素の濃度Ｃ１と、排出後の二酸化炭素濃度Ｃ２を測定し、得られた値を下記式（１）に導入すれば、検出対象ガスに含有されるＶＯＣの濃度Ｃがわかる。
【００８５】
式（１）……Ｃ＝Ｃ２−Ｃ１ （各濃度の単位はｐｐｍＣである。）
導入前の検出対象ガスの濃度は、上述したように燃焼装置１０を迂回してバッグ２から直接検知管３０に二酸化炭素を供給するようにしてもよいし、燃焼装置１０を迂回させるのが煩雑であれば、検出対象ガスが酸化剤が加熱されていない燃焼装置１０内を通過するようにしてもよい。
【００８６】
上述した除去装置２５をバッグ２と燃焼装置１０の間に設ければ、燃焼前の検出対象ガスから二酸化炭素が除去されるので、検出対象ガスのＶＯＣ濃度（単位ｐｐｍＣ）は、排出後の二酸化炭素ガス濃度（単位ｐｐｍＣ）と等しくなる。従って、除去装置２５を設ければ、導入前の二酸化炭素ガス濃度を測定しなくても、導入後の二酸化炭素ガス濃度を測定するだけでＶＯＣガス濃度がわかる。
【００８７】
尚、上記実施例ではＶＯＣとしてトルエン又はキシレンのみが含有された検出対象ガスを用いたが、様々な種類のＶＯＣを２種類以上混合した検出対象ガスでも加熱させた触媒を通気させることで二酸化炭素にまで分解することが確認されており、加熱触媒と検知管を用いることでＶＯＣ濃度を総炭素数として測定できることが確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の分析装置の一例を説明する斜視図
【図２】燃焼装置を説明する断面図
【図３】検知管を説明する平面図
【図４】検知管を取り外した状態を説明する斜視図
【図５】分析装置に装着する前の検知管を説明する平面図
【符号の説明】
【００８９】
１……分析装置 ２……バッグ ５……吸引装置 １０……燃焼装置 １３……加熱部 ２５……除去装置 ３０……検知管 ３１……測定管
【技術分野】
【０００１】
本発明は化学物質の分析装置に関し、特に有機化合物の分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルエンやホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）は、シックハウス症候群や化学物質化敏症等の原因や、光化学スモッグの原因となることが知られており、ＶＯＣを使用する作業現場では、ＶＯＣの排出量や、その室内濃度を監視する必要がある。
【０００３】
従来、大気、土壌、水中の総ＶＯＣの濃度の測定は、ガスクロマトグラフ・質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）やガスクロマトグラフ・水素炎イオン化検出器（ＧＣ−ＦＩＤ）などを用いて個々の揮発性有機化合物の濃度を測定し、これを加算する方法が採られている。
【０００４】
しかし、ＶＯＣの種類は多岐に渡り、一般の室内でも数百種類にも及ぶ揮発性有機化合物が存在するので個々の揮発性有機化合物の濃度を測定することには大変な労力を要するとともに測定の限界もある。
【０００５】
このため、ＶＯＣを個別の物質として測定するのではなく、炭素数として包括的に測定する方法が知られている。これはＶＯＣを触媒などにより二酸化炭素に分解し、かつ炭素数に比例した感度が得られるＮＤＩＲやＦＩＤにて測定するものである。
【０００６】
しかしながらこれらの方法は試験室で行うもので現場にて簡易に測定できる方法ではなかったり、また分析装置が精密機器であり高価であるという欠点を有していた。
【０００７】
一方、現場で簡便に炭素を包括的に測定する分析系としては、光イオン検出器（ＰＩＤ）、熱線型半導体式センサ、高分子薄膜の膨潤に基づく干渉増幅反射法（ＩＥＲ法）などが知られている。
【０００８】
しかしながらこれらの方法は現場で簡便に測定できるものの、ＶＯＣに対する感度がその種類によって異なり、さまざまな種類のＶＯＣが混在している場合には正確な測定結果が得られないという欠点があった。
【特許文献１】特開２００２−２５７８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は簡単な設備でＶＯＣの濃度を正確に測定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、燃焼触媒と、前記燃焼触媒を加熱する加熱部とを有し、加熱された前記燃焼触媒が検出対象ガスに接触すると、前記検出対象ガス中に含まれる有機化合物ガスを燃焼させる燃焼装置と、細長で内部が観察可能な測定管と、前記測定管内に充填され、二酸化炭素と反応して変色する呈色剤と、前記測定管の長手方向に沿って配置され、前記呈色剤の反応した部分の長さを二酸化炭素の量に換算する目盛りとを有する検知管と、前記検知管が装着される装着部と、負圧を生成し、前記装着部から一定量の気体を吸引する吸引部とを有する吸引装置とを有し、前記検知管の両端に開口が形成された状態で、前記検知管の一端を前記装着部に装着し、他端を前記燃焼装置に接続し、前記一定量の検出対象ガスを前記燃焼装置を通して前記検知管に導入できるように構成された分析装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の分析装置であって、前記加熱部は通電によって昇温し、前記燃焼触媒を加熱するよう構成された分析装置である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の分析装置であって、前記燃料触媒は白金黒であり、担体表面に付着した分析装置である。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の分析装置であって、前記呈色剤は、アルカリと、ｐＨの値で変色するｐＨ指示薬とを含有する分析装置である。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の分析装置であって、一酸化炭素と二酸化炭素とを吸収する除去装置を有し、前記検出対象ガスは前記除去装置を通って前記燃焼装置に導入されるように構成された分析装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分析装置はＶＯＣの定量、定性分析を正確に行うことができる。本発明の分析装置は、従来のＶＯＣ分析装置に比べて現場で簡易に測定可能なだけでなく、製造コストも安価である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１の符号１は本発明の分析装置を示しており、この分析装置１は燃焼装置１０と、検知管３０と、吸引装置５とを有している。
【００１３】
吸引装置５は細長の保持部５１と、保持部５１内に設けられた不図示のシリンダーと、シリンダー内に挿通されたピストン棒５５と、保持部５１の一端に設けられ、シリンダーに接続された装着部５２とを有している。
【００１４】
検知管３０は細長の測定管３１を有している。測定管３１の一端には入口が形成され、他端には出口が形成されており、検知管３０の出口は装着部５２に接続されている。
燃焼装置１０の筐体１１には導入口２２ａと導出口２２ｂが形成されており、検知管３０の入口は配管２３を介して導出口２２ｂに接続されている。
【００１５】
図１の符号２は樹脂フィルム製のバッグを示しており、バッグ２の口金は柔軟性を有する配管２１によって燃焼装置１０の導入口２２ａに接続されている。
バッグ２には検出対象ガスが密封されており、ピストン棒５５をシリンダーに最も深く押し込んだ状態からピストン棒５５の把持部５６を引っ張り、ピストン棒５５を引き出すと、シリンダー内に生成される負圧によって、検出対象ガスがバッグ２から燃焼装置１０と、検知管３０を通って吸引装置５に吸引される。
【００１６】
図２は燃焼装置１０の筐体１１内部を示しており、燃焼装置１０は収容容器１４と、酸化剤１２と、加熱部１３とを有している。収容容器１４は細長の筒状であって、筐体１１内に配置されている。酸化剤１２は粒子状の担体と、担体表面に付着した燃焼触媒とからなり、酸化剤１２は収容容器１４内部に充填されている。
【００１７】
加熱部１３は細長の導電体であって、収容容器１４の周囲に巻き回されている。加熱部１３は不図示の電源に接続されており、加熱部１３に通電すると加熱部1３が昇温し、収容容器１４と、酸化剤１２とが加熱される。
【００１８】
収容容器１４の一端と他端はそれぞれ内部配管１６ａ、１６ｂを介して導入口２２ａと導出口２２ｂにそれぞれ接続されており、検出対象ガスは燃焼装置１０内を通過する時に収容容器１４内を通る。
【００１９】
ここでは、検出対象ガスはＶＯＣを含む大気で構成されている。酸化剤１２の燃焼触媒は白金黒で構成されており、予め酸化剤１２は加熱部１３によって所定温度に加熱されているので、検出対象ガスが収容容器１４内を通るときに燃焼触媒と接触し、検出対象ガス中のＶＯＣが全て酸化され、二酸化炭素が発生する。
【００２０】
この時、検出対象ガスは元々大気由来の二酸化炭素を有するが、この二酸化炭素は燃焼触媒で酸化されず、検知管３０には検出対象ガスに元々含まれる二酸化炭素と、ＶＯＣ由来の二酸化炭素とが到達する。
【００２１】
また、燃焼装置１０とバッグ２の間に除去装置２５が設けた場合には、検出対象ガスに元々含まれる二酸化炭素は、検出対象ガスが燃焼装置１０に到達する前に除去装置２５で除去されるので、検知管３０にはＶＯＣ由来の二酸化炭素だけが到達する。
【００２２】
図３は検知管３０を側方から観察した平面図であり、検知管３０は上述した測定管３１の他に、測定管３１内部に配置された検知剤３５と、測定管３１側壁の表面又は裏面に設けられた目盛り３９とを有している。
【００２３】
測定管３１の入口３２と検知剤３５の間には水分を吸収する除湿剤３４が配置されている。ＶＯＣが酸化される時には二酸化炭素だけでなく水も発生するが、検出対象ガスは除湿剤３４を通過する時に水分が除去される。
【００２４】
検知剤３５は粒子状の担体と、担体表面に付着した呈色剤とで構成されており、呈色剤はｐＨ指示薬とアルカリを含有する。ｐＨ指示薬は所定のｐＨ値を変色点とし、変色点を超えるｐＨで第一の色であり、変色点以下のｐＨで第二の色に変色する物質であり、検出対象ガスが接触する前は、担体表面はアルカリによってｐＨが変色点よりも高くなっているので、ｐＨ指示薬は第一の色である。
【００２５】
検出対象ガスが担体と担体の間を通過する時に呈色剤と接触すると、検出対象ガス中の二酸化炭素がアルカリと反応して炭酸塩が生じる。例えば、アルカリが水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の場合は、炭酸塩として炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ2）が生じる。炭酸塩は酸性なので、炭酸塩の発生によって担体表面がアルカリ性から酸性に傾き、そのｐＨが変色点以下になる。
【００２６】
担体表面のｐＨが変色点以下になると、ｐＨ指示薬の色、即ち呈色剤の色が第一の色から第二の色に変色する。呈色剤は検知剤３５の担体表面に露出しているので、呈色剤が変色すると検知剤３５の色が変色する。
【００２７】
検出対象ガスは入口３２から出口３３に向かうため、検知剤３５は入口３２側から徐徐に第二の色に変色し、第一、第二の色の境界が入口３２側から出口３３側に移動する。
【００２８】
吸引装置５は、シリンダー内にピストン棒５５を最も深く押し込んだ状態から設定距離だけピストン棒５５を引き出せるようになっており、従って吸引装置５は、その設定距離に応じた所定量（例えば１００ｍｌ）の検出対象ガスをバッグ２から吸引する。
【００２９】
検出対象ガス中のＶＯＣ濃度が低いと、検知管３０に到達するＶＯＣ由来の二酸化炭素量が少ないので、第一、第二の色の境界は検知剤３５の入口３２で止まるが、検出対象ガスのＶＯＣ濃度が高いと、検知管３０に到達するＶＯＣ由来の二酸化炭素量が多いので、第一、第二の色の境界は検知剤３５の出口３３側まで到達する。
【００３０】
目盛り３９は測定管３１の検知剤３５が収容された部分に、入口３２側から出口３３側に向かって並べられ、各目盛り３９は、所定量の標準試料を吸引した時の第一、第二の色の境界に応じた位置に配置されている。
各標準試料の二酸化炭素濃度は既知であり、各目盛り３９の近傍には対応する標準試料の二酸化炭素濃度に応じた数値が配置されている。
【００３１】
測定管３１は透明なガラス管であって、測定管３１内部の色の変化を観察可能になっており、第一、第二の色の境界と目盛り３９とを比較し、その境界に最も近い目盛り３９と、その目盛り３９に付せられた数値とから、二酸化炭素濃度を読み取ることができる。
【００３２】
ここでは、検出対象ガスを１００ｍｌ流したときに、目盛りの１００の位置が二酸化炭素濃度１００ｐｐｍを示し、２０００の位置が二酸化炭素濃度２０００ｐｐｍを示しており、この検知管３０では１００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下の範囲で二酸化炭素の濃度が分かる。
【００３３】
検出対象ガスに元々含まれる二酸化炭素と、ＶＯＣ由来の二酸化炭素の両方が検知管３０に到達する場合には、検知管３０から読み取れる二酸化炭素濃度は、検出対象ガスに元々含まれる二酸化炭素の濃度と、ＶＯＣ由来の二酸化炭素の濃度の合計値となる。
【００３４】
この場合、酸化される前の検出対象ガスの二酸化炭素濃度を測定しておき、その測定値を上記分析装置１での測定値から引けば、ＶＯＣ由来の二酸化炭素濃度が分かる。
【００３５】
また、上述した除去装置２５を設け、検知管３０にＶＯＣ由来の二酸化炭素だけを到達させれば、分析装置１で読み取った二酸化炭素の測定値が、ＶＯＣ由来二酸化炭素濃度となる。
【００３６】
尚、検知剤３５と出口３３の間に出口栓３６を配置しておけば、除湿剤３４と検知剤３５は出口栓３６でせき止められ、吸引装置５で吸引されても出口３３側に移動しない。
【００３７】
この分析装置１では、バッグ２と、燃焼装置１０と、検知管３０と、吸引装置５は互いに分離可能になっている。
【００３８】
上記検知管３０は検知剤３５が変色すると、そのままでは繰り返しの使用ができないので、１つのバッグ２についてＶＯＣの測定を終了し、次の測定を開始する前に検知管３０を配管２３と装着部５２から取り外し、検知管３０を吸引装置５と燃焼装置１０から分離する（図４）。
【００３９】
図５は分析装置１に装着される前の検知管３０を示しており、測定管３１の両端部は溶封され、測定管３１の内部雰囲気は外部雰囲気から遮断されている。従って、検知管３０を使用せずに貯蔵している間は、測定管３１の内部に大気が侵入せず、呈色剤や除湿剤３４が劣化しない。
【００４０】
この検知管３０を使用する時には測定管３１両端部を切断し、入口３２と出口３３を設け、図１に示したように入口３２を配管２３に出口３３を装着部５２に装着し、検知管３０の入口３２を燃焼装置１０の導出口２２ｂに接続し、出口３３を吸引装置５に接続する。
【００４１】
配管２１からバッグ２の口金を取り外し、新たなバッグ２の口金を配管２１に取り付け、燃焼装置１０に接続し、上述した工程を繰り返せば、新たなバッグ２に密閉された検出対象ガスのＶＯＣ濃度を測定することができる。
【００４２】
燃焼装置１０はバッグ２の交換毎に交換する必要はないが、繰り返し使用することで触媒能力が低下したら、収容容器１４を導入口２２ａと導出口２２ｂから分離して筐体１１外部に取り出し、酸化剤１２の交換を行う。
更に、除去装置２５も分析装置１から取り外しが可能であり、繰り返しの使用により二酸化炭素と水分の除去能力が低下した場合には、除去装置２５も交換する。
【００４３】
除去装置２５の構成は特に限定されないが、例えば筒状の容器の内部に吸収剤が充填されたものが使用される。吸収剤はＶＯＣを吸収又は分解せず、二酸化炭素と水を吸収するものであれば特に限定されず、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを使用することができる。
【００４４】
燃焼触媒や呈色剤を付着させる担体は特に限定されるものではなく、例えばアルミナ粒子、シリカゲル、ゼオライト等の種々の無機粒子を用いることができる。また、呈色剤を付着させる担体には、無機粒子の他にプラスチック粒子を用いることもできる。
【００４５】
燃焼触媒を付着させる担体は粒子状に限定されず、例えば金属やセラミック製の筒で担体を構成してもよい。各担体の内部に検出対象ガスを通せば、検出対象ガスは担体の一端から他端まで通過する間に、内壁表面の燃焼触媒に接触して熱分解される。
【００４６】
この場合、断面形状を四角形や六角形等の多角形の担体を複数本束ねていわゆる蜂の巣（ハニカム）形状にすれば、検出対象ガスが燃焼触媒と接触する接触面積が広くなり、ＶＯＣの熱分解効率が上がる。
燃焼触媒は白金黒に限定されず、白金、パラジウム、コバルト等の金属類やそれら金属類の合金等を用いることができる。
【００４７】
燃焼触媒の加熱温度は特に限定されないが、燃焼触媒が白金黒の場合には、２５０℃以上４００℃以下に燃焼触媒を加熱すれば殆どのＶＯＣを熱分解することができる。
【００４８】
加熱部１３は燃焼触媒を加熱可能であればその形状や材質、その設置場所も特に限定されるものではなく、加熱部１３の材質が検出対象ガスや燃焼触媒と反応しないものであれば、例えば酸化剤１２に加熱部１３を直接接触させてもよい。
【００４９】
呈色剤に用いるアルカリは、担体表面をアルカリ化し、二酸化炭素と反応して酸性の物質を生成するものであれば特に限定されるものではなく、水酸化リチウム以外にも、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、ヒドラジン（Ｈ2ＮＮＨ2）を用いることもできる。これらのアルカリは１種類を単独で呈色剤に用いてもよいし、２種類以上を混合して呈色剤に用いてもよい。
【００５０】
ｐＨ指示薬としては変色が鮮明であり、変色点がｐＨ７．０を超えるものであれば特に限定されず、そのようなｐＨ指示薬としては例えばアリザリンイエロー、１，３，５−トリニトロベンゼン、チモールフタレイン、フェノールフタイレン、チモルブルー、クレゾールレッド等がある。
【００５１】
検知管３０に用いられる除湿剤３４は、検知物質である二酸化炭素と反応せず、また二酸化炭素を吸着もしない物質であれば特に限定されるものではなく、例えば合成ゼオライトを用いることができる。
【００５２】
測定管３１はガラス管に限定されず、呈色剤や検知物質である二酸化炭素と反応しないものであれば、例えば透明なプラスチックチューブを用いることができる。測定管３１の形状も特に限定されず、断面形状が円形や、四角形や、幅に比べて厚みが薄い平らな形状のもの等種々のものを用いることができる。
また、測定管３１は全体が透明でなくても、少なくとも一部分に検知剤３５の色の境界位置が見える透明な窓部を有していればよい。
【００５３】
本発明の分析装置１は、燃焼触媒によって熱分解可能なＶＯＣを測定するものであり、そのようなＶＯＣには、例えばホルムアルデヒド、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、パラジクロロベンゼン等がある。
【００５４】
本発明の分析装置１はＶＯＣが発生する場所であれば、とのような分野でも本方法を利用してＶＯＣの濃度を測定することができる。具体的には塗装、印刷業、ＶＯＣ貯蔵施設、接着、ラミネート・積層版製造業、化学薬品製造などが挙げられる。
【００５５】
例えば、上述した塗装、印刷業等の作業現場のＶＯＣ濃度を測定する場合には、その作業現場の空気をバッグ２に採取して密閉し、該バッグ２を分析装置１に装着する。検出対象ガスを密封する容器は樹脂製バッグに限定されず、検出対象ガスを密封可能であれば、ガラス管、プラスチックチューブ等も用いることができる。
また、検出対象ガスをバッグ２等に密封せず、分析装置１に直接作業現場のガスを吸い込んで測定を行ってもよい。
【００５６】
一酸化炭素を含有する検出対象ガスが燃焼装置１０を通ると、ＶＯＣだけでなく一酸化炭素も酸化されて二酸化炭素になり、検知管３０にはＶＯＣ由来の二酸化炭素と、一酸化炭素由来の二酸化炭素の両方が到達する。
【００５７】
通常、一酸化炭素濃度は無視できる程小さいが、検出対象ガスの一酸化炭素濃度が無視できない程大きい場合には、検出対象ガスを一酸化炭素を除去可能な除去装置内を通過させ、一酸化炭素を除去してから燃焼装置１０へ送れば、ＶＯＣ由来の二酸化炭素濃度を正確に測定することができる。
【００５８】
また、一酸化炭素の除去装置を通さず、一酸化炭素を含有する検出対象ガスを直接燃焼装置１０へ送る場合には、検出対象ガスに元々含まれる一酸化炭素の濃度を別に測定しておき、検知管３０で測定された二酸化炭素濃度の値から、別に測定された一酸化炭素濃度を引いて、ＶＯＣ由来の二酸化炭素濃度とする。
【００５９】
一酸化炭素ガス濃度が高い検出対象ガスとしては、例えば、作業現場から大気に排出される前に燃焼除去装置で燃やされた排ガスがある。このような排ガスは、大気に放出される時のＶＯＣ濃度が基準値以下であることを上記分析装置１で確認する必要があるが、燃焼除去装置でＶＯＣが不完全燃焼すると、ＶＯＣが残るだけでなく、一酸化炭素も発生するので、上述した方法で一酸化炭素を除去するか、別に一酸化炭素濃度を測定することが必要になる。
【００６０】
一酸化炭素を除去する除去装置は特に限定されないが、例えば装置内部にポプカライトやパラジウム塩等一酸化炭素を吸収する吸収剤を有するものである。この除去装置は二酸化炭素の除去装置２５と別に設けてもよいし、同じ除去装置内で二酸化炭素と一酸化炭素の両方を除去するようにしてもよい。
【００６１】
同じ除去装置で一酸化炭素と二酸化炭素の両方を除去する場合、一酸化炭素の吸収剤と、二酸化炭素の吸収剤を、検出対象ガスが流れる方向に沿って並べて配置すれば、検出対象ガスが除去装置を通過する時に、一酸化炭素と二酸化炭素の両方が除去される。一酸化炭素の吸収剤と二酸化炭素の吸収剤の並び順は特に限定されるものではない。
【００６２】
また、一酸化炭素と、二酸化炭素の両方を除去せずに、いずれか一方を除去してから検出対象ガスを燃焼装置１０に送ることもできる。この場合、除去装置で除去しなかった方のガスの濃度を別に測定し、検知管３０で測定された二酸化炭素の濃度から、別に測定したガスの濃度を引けば、ＶＯＣ由来の二酸化炭素濃度が分かる。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明のＶＯＣの測定方法を更に詳細に説明する。
＜ＶＯＣ分解装置（燃焼装置）の作製＞
純水５０ｍｌにヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸六水和物（関東化学（株）社のカタログＮｏ．３２２５６−６０）を４ｇ溶解し、これに粒子状の担体であるγアルミナ（大明工業（株）社製の商品名「ＴＭ−３００」）１．５ｇを添加してから真空乾燥して水素置換したものを酸化触媒（酸化剤）として使用した。
【００６４】
これを外形５ｍｍ内径２．５ｍｍのガラス管からなる収容容器１４に充填長が５ｍｍの長さとなるように充填し、触媒カラムとして使用した。このカラムの外部に温度調節のできる電熱ヒーター（加熱部）を設置して、触媒を任意の温度に加熱可能なＶＯＣ分解装置（燃焼装置１０）を作製した。
【００６５】
＜分解効率＞
ＶＯＣとしてトルエンを含有する検出対象ガスを容易し、検出対象ガスを燃焼装置１０を迂回させて直接検知管３０に直接導入して二酸化炭素の濃度を測定し、導入濃度とした。
【００６６】
更に、同じ検出対象ガスを燃焼装置１０を通過させて検知管３０に導入して、二酸化炭素のＶＯＣ分解後の濃度を測定し、排出濃度とした。ここでは、カラムを通過する検出対象ガスの通気速度が約０．０５ｍｌ／分、燃焼触媒の温度は２５０℃であった。
【００６７】
トルエンと、一酸化炭素については、検知管３０を二酸化炭素検出用の物からそれぞれトルエン用、一酸化炭素用の物に変え、検出対象ガスを検知管３０に直接導入した時の導入濃度と、燃焼装置１０を通過させた後の排出濃度をそれぞれ測定した。
【００６８】
尚、トルエンは大気汚染の原因物質となるＶＯＣのうち、もっとも排出量が多いと報告されている化学物質である。
測定結果を下記表１〜３に記載する。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
【表３】
【００７２】
上記表１〜３と後述する表４〜７中の「ｐｐｍＣ」とは有機化合物の濃度（ｐｐｍ）を炭素１つのメタンに換算した値である。例えばトルエン（ＣＨ3Ｃ6Ｈ5）の炭素数は７つであるから、トルエンの濃度は１ｐｐｍが７ｐｐｍＣに相当する。
【００７３】
上記表１〜３から明らかなように、導入時に見られた７００から２９４０ｐｐｍＣの濃度のトルエンは排出時には検出されず、トルエンは燃焼触媒により全て分解されたことが確認できる。
また、一酸化炭素については導入および排出時のいずれにおいても確認されておらず、トルエンは不完全燃焼せずに完全に酸化されたことがわかる。
【００７４】
さらに導入および排出時における各種ガス濃度を合計したところ、導入時と排出時、すなわち触媒処理の前後でその合計濃度に大きな差のないことが確認できる。これらの結果から、導入時におけるトルエンガスは加熱した触媒によって全て二酸化炭素に分解されたことが確認できる。
【００７５】
＜比較例＞
次に、上記触媒カラムから触媒を取り除いたＶＯＣ分解装置を用いて上記表１〜３と同じ条件で試験を実施した場合の各ガスの測定結果を下記表４〜６に示す。
【００７６】
【表４】
【００７７】
【表５】
【００７８】
【表６】
【００７９】
上記表４〜６から明らかなように、二酸化炭素とトルエンと一酸化炭素の各ガス濃度は導入時と排出時において差の見られないことが確認できる。
この結果から、上記表１〜３におけるトルエンガスの二酸化炭素への分解はＶＯＣ分解装置内の燃焼触媒による酸化のためであることが確認できる。
【００８０】
＜他の実施例＞
トルエンに変え、ＶＯＣガスとしてキシレンガスを含有させた検出対象ガスを用い、上記表１〜３と同じ条件で試験を実施した場合の各ガスの測定結果を下記表７に記載する。
【００８１】
【表７】
【００８２】
キシレンを用いた場合も、トルエンを用いた場合と同様に、排出後にキシレンも一酸化炭素も検出されておらず、キシレンが分解された分だけ二酸化炭素濃度が高くなっており、トルエンと同様にキシレンも燃焼触媒により完全に酸化されることが確認された。
【００８３】
上記表１〜３および７の結果から、導入時と排出時の各種ガスの合計濃度にほとんど差がないことが確認できる。すなわち導入時におけるＶＯＣは触媒処理することで全て二酸化炭素として排出口から回収できることが確認される。
【００８４】
従って、導入前の検出対象ガスの二酸化炭素の濃度Ｃ１と、排出後の二酸化炭素濃度Ｃ２を測定し、得られた値を下記式（１）に導入すれば、検出対象ガスに含有されるＶＯＣの濃度Ｃがわかる。
【００８５】
式（１）……Ｃ＝Ｃ２−Ｃ１ （各濃度の単位はｐｐｍＣである。）
導入前の検出対象ガスの濃度は、上述したように燃焼装置１０を迂回してバッグ２から直接検知管３０に二酸化炭素を供給するようにしてもよいし、燃焼装置１０を迂回させるのが煩雑であれば、検出対象ガスが酸化剤が加熱されていない燃焼装置１０内を通過するようにしてもよい。
【００８６】
上述した除去装置２５をバッグ２と燃焼装置１０の間に設ければ、燃焼前の検出対象ガスから二酸化炭素が除去されるので、検出対象ガスのＶＯＣ濃度（単位ｐｐｍＣ）は、排出後の二酸化炭素ガス濃度（単位ｐｐｍＣ）と等しくなる。従って、除去装置２５を設ければ、導入前の二酸化炭素ガス濃度を測定しなくても、導入後の二酸化炭素ガス濃度を測定するだけでＶＯＣガス濃度がわかる。
【００８７】
尚、上記実施例ではＶＯＣとしてトルエン又はキシレンのみが含有された検出対象ガスを用いたが、様々な種類のＶＯＣを２種類以上混合した検出対象ガスでも加熱させた触媒を通気させることで二酸化炭素にまで分解することが確認されており、加熱触媒と検知管を用いることでＶＯＣ濃度を総炭素数として測定できることが確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の分析装置の一例を説明する斜視図
【図２】燃焼装置を説明する断面図
【図３】検知管を説明する平面図
【図４】検知管を取り外した状態を説明する斜視図
【図５】分析装置に装着する前の検知管を説明する平面図
【符号の説明】
【００８９】
１……分析装置 ２……バッグ ５……吸引装置 １０……燃焼装置 １３……加熱部 ２５……除去装置 ３０……検知管 ３１……測定管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼触媒と、前記燃焼触媒を加熱する加熱部とを有し、加熱された前記燃焼触媒が検出対象ガスに接触すると、前記検出対象ガス中に含まれる有機化合物ガスを燃焼させる燃焼装置と、
細長で内部が観察可能な測定管と、前記測定管内に充填され、二酸化炭素と反応して変色する呈色剤と、前記測定管の長手方向に沿って配置され、前記呈色剤の反応した部分の長さを二酸化炭素の量に換算する目盛りとを有する検知管と、
前記検知管が装着される装着部と、前記装着部から一定量の気体を吸引する吸引部とを有する吸引装置と、
を有し、前記検知管の両端に開口が形成された状態で、前記検知管の一端を前記装着部に装着し、他端を前記燃焼装置に接続し、前記一定量の検出対象ガスを前記燃焼装置を通して前記検知管に導入できるように構成された分析装置。
【請求項２】
前記加熱部は通電によって昇温し、前記燃焼触媒を加熱するよう構成された請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
前記燃料触媒は白金黒であり、担体表面に付着した請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の分析装置。
【請求項４】
前記呈色剤は、アルカリと、ｐＨの値で変色するｐＨ指示薬とを含有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の分析装置。
【請求項５】
一酸化炭素と、二酸化炭素とを吸収する除去装置を有し、
前記検出対象ガスは前記除去装置を通って前記燃焼装置に導入されるように構成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の分析装置。
【請求項１】
燃焼触媒と、前記燃焼触媒を加熱する加熱部とを有し、加熱された前記燃焼触媒が検出対象ガスに接触すると、前記検出対象ガス中に含まれる有機化合物ガスを燃焼させる燃焼装置と、
細長で内部が観察可能な測定管と、前記測定管内に充填され、二酸化炭素と反応して変色する呈色剤と、前記測定管の長手方向に沿って配置され、前記呈色剤の反応した部分の長さを二酸化炭素の量に換算する目盛りとを有する検知管と、
前記検知管が装着される装着部と、前記装着部から一定量の気体を吸引する吸引部とを有する吸引装置と、
を有し、前記検知管の両端に開口が形成された状態で、前記検知管の一端を前記装着部に装着し、他端を前記燃焼装置に接続し、前記一定量の検出対象ガスを前記燃焼装置を通して前記検知管に導入できるように構成された分析装置。
【請求項２】
前記加熱部は通電によって昇温し、前記燃焼触媒を加熱するよう構成された請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
前記燃料触媒は白金黒であり、担体表面に付着した請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の分析装置。
【請求項４】
前記呈色剤は、アルカリと、ｐＨの値で変色するｐＨ指示薬とを含有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の分析装置。
【請求項５】
一酸化炭素と、二酸化炭素とを吸収する除去装置を有し、
前記検出対象ガスは前記除去装置を通って前記燃焼装置に導入されるように構成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−６４８７２（Ｐ２００７−６４８７２Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５３２６８（Ｐ２００５−２５３２６８）
【出願日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【出願人】（３９００１０３６４）光明理化学工業株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【出願人】（３９００１０３６４）光明理化学工業株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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