JPH0321470Y2

JPH0321470Y2 -

Info

Publication number: JPH0321470Y2
Application number: JP6102484U
Authority: JP
Priority date: 1984-04-25
Filing date: 1984-04-25
Publication date: 1991-05-10
Also published as: JPS60173050U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、液溜め密閉容器に内部の試料拡散路
がこの液溜め密閉容器内と連通する拡散管が連結
され、前記液溜め密閉容器内の試料液の蒸気を前
記拡散管の拡散路を拡散させた後、外部に流出さ
せこの流出蒸気を希釈ガスに混合して標準ガスを
得るようにした標準ガス製造用装置に関し、更に
詳述すると、気体通過性を有するメンブレンを利
用することにより、ppb〜ppmレベルの標準ガス
を安定に得ることができ、しかも取り扱いが簡単
な標準ガス製造用装置に関する。

従来より、気体の拡散や浸透を利用して標準ガ
スを得る方法として、パーミエーシヨンチユーブ
やデイフユージヨンチユーブといつた標準ガス発
生用装置を用いる方法が知られている。

パーミエーシヨンチユーブを用いる方法は、四
フツ化エチレン樹脂チユーブ等のパーミエーシヨ
ンチユーブ内に試料液を封入し、このパーミエー
シヨンチユーブに試料を浸透させ、拡散させるも
ので、試料がチユーブに浸透した後外壁から拡散
する量が温度により一定になることを利用して所
定濃度の標準ガスを得る方法である。しかし、パ
ーミエーシヨンチユーブは取り扱いは容易である
が、浸透現象を利用するため使用開始後安定する
までに時間がかかり、またこの方法はppb〜数
ppm程度の濃度の標準試料を得るのには適してい
るが、ppmレベルの濃度の標準試料を得るのには
適していない。

また、デイフユージヨンチユーブを用いる方法
は、液溜め容器内の試料液の蒸気を拡散管内の試
料拡散路を拡散させた後外部に流出させるもの
で、一定温度のもとで試料の蒸気が一定の内径を
有する拡散管内を拡散する速度が一定であること
を利用する方法であり、液の蒸気圧が５〜400mm
Hgの範囲で希釈ガス流量が２／min以下であ
れば使用できるとされppmレベルの標準ガスが得
られるものである。しかし、デイフユージヨンチ
ユーブは気相と液相とが直接接触しているので液
面変化の影響があり、また拡散管内壁や液溜め容
器内壁に余分な試料が付着した場合安定な蒸気の
発生が得られないため、液補給時、秤量時に拡散
管や液溜めの内壁に液が付着しないようにする必
要があると共に、静置して使用する必要があり、
取り扱いが面倒である上、標準ガスの発生量をあ
まり低くできないという問題がある。

本考案は、上記事情に鑑みなされたもので、内
部に試料液を入れる液溜め密閉容器と、この液溜
め密閉容器に連結され、内部の試料拡散路が前記
液溜め密閉容器内と連通する拡散管とを有し、前
記液溜め密閉容器内の試料液の蒸気が前記拡散管
の試料拡散路を拡散した後外部に流出するように
した標準ガス製造用装置において、前記液溜め密
閉容器内を、試料液の蒸気が通過し得るメンブレ
ンで仕切ることにより液溜め密閉容器内に液溜め
室を形成して、この液溜め室内に入れた試料液の
蒸気が前記メンブレンを透過した後拡散管の試料
拡散路を拡散するようにしたことにより、ppb〜
ppmレベルという幅広い濃度の標準ガスを安定に
得ることができ、かつ液面変化の影響がなく、し
かも取り扱いが容易な標準ガス発生用装置を提供
することを目的とする。

以下、本考案の一実施例につき図面を参照して
更に詳しく説明する。

第１図において１は本考案の一実施例に係る標
準ガス発生用装置を示すもので、この標準ガス発
生用装置１はほぼ中空円柱状のガラス製液溜め密
閉容器２と、この液溜め密閉容器２上壁に突設さ
れ、内部に形成された試料拡散路３が液溜め密閉
容器２内に連通する円筒状のガラス製拡散管４と
を有するものである。前記液溜め密閉容器２内ほ
ぼ中央には試料液が通過せずかつ試料液の蒸気が
通過し得るメンブレン５が水平に張り渡されて配
設されており、このメンブレン５によつて液溜め
容器２内が液密に仕切られてメンブレン５下方に
液溜め室６が形成されている。また、液溜め密閉
容器２側壁の上記メンブレン５配設位置のやや下
方には試料液注入口７が穿設され、この試料液注
入口７には栓８が挿入されている。

上記標準ガス発生用装置１を使用する場合、ま
ず試料液注入口７から液溜め密閉容器２内の液溜
め室６に試料液を注入した後、試料液注入口７に
栓８を挿入する。次に、この標準ガス発生用装置
１を恒温ホルダー等の標準ガス製造機構に配置
し、液溜め室６内の試料液９の蒸気がメンブレン
５を通過した後、この蒸気を拡散管４の試料拡散
路３内に拡散させて拡散管４外に流出させ、これ
を希釈ガスにより希釈して標準ガスを得るもので
ある。

上記標準試料製造装置１においては、液溜め密
閉容器２内を試料液の蒸気が通過し得るメンブレ
ン５で仕切つて液密な液溜め室６を形成し、この
液溜め室６内の試料液９の蒸気が前記メンブレン
５を通過した後、拡散管４内の試料拡散路３を拡
散するようにしたので、試料液９と希釈ガスとが
直接接触することがなく、メンブレン５の厚さ、
孔径、表面積等を調整することによつてppb〜
ppmオーダーの種々の濃度を有する標準ガスを得
ることができると共に、固定配置されたメンブレ
ン５が液面の如き作用を示し、このメンブレン５
から試料蒸気が拡散する状態となるため、液面変
化の影響を受けず、所定濃度の標準ガスを安定に
得ることができる。また、試料液９が液溜め室６
内に入れられているため、静置使用する必要が必
ずしもなく、取り扱いが簡単である上、倒立させ
たり、傾斜させて使用することも可能である。更
に、上記装置１においては、液溜め密閉容器２側
壁のメンブレン５配設位置のやや下方に試料液注
入口７を穿設してこの試料液注入口７から液溜め
室６内に試料液９を注入するようにしたので、試
料液９の注入時や補給時等に試料液が拡散管４内
壁等に付着することがなく、取り扱いが簡単であ
ると共に、使用開始後比較的短時間で安定する。

なお、上記装置においては液溜め密閉容器２側
壁に試料液注入口７を穿設してここから液溜め室
６内に試料液９を注入するようにしたが、液溜め
室６内に試料液を入れる手段はこれに限られず、
例えば第２図に示すように液溜め密閉容器２のメ
ンブレン配設位置やや下方にすり合わせ部１０を
形成することにより液溜め密閉容器２をメンブレ
ン配設位置やや下方を境界として上側容器２ａと
下側容器２ｂとに分割し、下側容器２ｂ開口部か
ら下側容器２ｂに試料液９を注入した後、下側容
器２ｂに上側容器２ａを載せることにより、液溜
め室６内に試料液９を入れるようにしてもよく、
更に他の手段を用いても差支えない。

また、本考案においては試料液の蒸気が通過し
得るメンブレンの材質は特に制限されないが、気
孔を有し、しかも試料液に濡れないもの、例えば
テフロンメンブレン、シリコンメンブレン、ガラ
ス繊維メンブレン等が好適に使用し得る。この場
合、気孔の孔径が0.1〜100μｍのもの、メンブレ
ン厚さが0.01〜0.1のものを用いることが好まし
い。なお、液溜め密閉容器内にメンブレンを配設
する手段も特に制限されず、接着等の手段により
配設することができる。

なお、本考案の標準ガス発生用装置を使用した
場合、標準ガス濃度は周囲温度、希釈ガス流量、
拡散管の長さ、試料拡散路断面積などによつて決
定され、またメンブレンの厚さ、孔径、表面積な
どによつて標準ガス濃度を設定できるものであ
る。

この場合、本考案の標準ガス発生用装置におい
ては、液溜め密閉容器２と拡散管４とを着脱可能
に連結して拡散管４を交換可能とし、液溜め密閉
容器２に取り付ける拡散管４を種々の長さ、拡散
路断面積を有するものに変えることができ、これ
により同じ液溜め密閉容器２を用いて種々の濃度
の標準ガスを得ることができる。即ち、標準ガス
の発生濃度は後述する(1)式により決定されるが、
ここでDrは拡散管４の長さ及び拡散路断面積、
希釈ガス温度、試料蒸気圧力で決まる。従つて、
標準ガスの発生濃度は希釈ガスの流量、温度を変
えたり、拡散管４の長さ、拡散路断面積を変える
ことにより変化させることができるが、希釈ガス
流量を一定にしたまま希釈ガス温度を変えて標準
ガス濃度を変化させると温度の変更後安定するま
でに時間がかかる。これに対し、上述したように
拡散管４を交換可能に形成した場合は、例えば液
溜め密閉容器２を一試料につき一つとし、これに
種々の長さ、拡散路断面積を有する拡散管を取り
付けることにより、希釈ガス流量を一定にしたま
まで簡単に種々の濃度の標準ガスが得られるもの
である。なお、液溜め密閉容器２と拡散管４とを
着脱可能に連結する手段は特に制限されないが、
例えば第３図に示すように拡散管４の基端側にフ
エルル・フロント４ａ及びフエルル・リア４ｂを
配設すると共に、この拡散管４基端側を液溜め密
閉容器２に形成された拡散管挿入部２ａと挿入孔
２ｂに挿入し、更に中央に拡散管嵌挿孔Ａが穿設
された袋ナツトＢを上記拡散管挿入部２ａのねじ
山２ｃに噛合することにより拡散管４挿入箇所を
固定、シールする方法や、第４図に示すように拡
散管４基端側を拡散管挿入部２ａの挿入孔２ｂに
挿入し、更に中央に拡散管嵌挿孔Ａが穿設されか
つ内部にＯリングＣが配設された袋ナツトＢを拡
散管挿入部２ａのねじ山２ｃを噛合することによ
り拡散管４挿入箇所を固定、シールする方法等が
好適に採用され、これによつて単に拡散管４をす
り合せ方式で液溜め密閉容器２に挿入した場合の
如く試料液の蒸気が液溜め密閉容器２と拡散管４
との接触部から拡散するのを良好に防止すること
ができる。

第５図は本考案の標準ガス製造用装置の使用例
を示すものである。

第５図において１１は箱型の恒温ホルダで、こ
の恒温ホルダ１１上壁には標準ガス製造用装置装
着孔１２が穿設されていると共に、この装着孔１
２に本考案標準ガス製造用装置１の下部（第５図
においては上部）が気密に取り付けられており、
これにより標準ガス製造装置１が恒温ホルダ１１
内で倒立状態となるよう恒温ホルダ１１に接着さ
れている。なお、上記標準ガス製造用装置１は第
１図に示した装置とほぼ同一構成のものであり、
同一構成部分には同一参照符号を付してその説明
を省略するが、本装置においては恒温ホルダ１１
外に露出した液溜め密閉容器２の下壁（第５図に
おいては上壁）に試料液注入口７が穿設され、こ
の試料液注入口７に栓８が挿入されており、この
試料液注入口７から液溜め室６内に試料液を注入
するようになつている。また、前記恒温ホルダ１
１の一側壁１１ａ上部には希釈ガス流入口１３が
形成されていると共に、上記一側壁１１ａに対向
する他端壁１１ｂの下部には希釈ガス流出口１４
が形成されており、希釈ガス流入口１３から恒温
ホルダ１１内に流入した希釈ガスは、恒温ホルダ
１１内を流通した後、希釈ガス流出口１４から恒
温ホルダ１１外に出するようになつている。

第５図に示す装置を用いて標準ガスを製造する
場合、まず試料液注入口７から液溜め密閉容器２
内の液溜め室６に試料液を注入した後、試料液注
入口７に栓８を挿入する。次に、希釈ガス流入口
１３から恒温ホルダ１１内に連続的に希釈ガスを
導入すると、メンブレン５を通過した後拡散管４
の試料拡散路３を拡散して拡散管４外に流出した
液溜め室６内の試料液９の蒸気は、上記希釈ガス
により希釈された後、標準ガスとして希釈ガス流
出口１４から流出するものである。

第５図に示す装置においては、本考案標準ガス
発生用装置１を倒立状態で恒温ホルダ１１に装着
し、しかも恒温ホルダ１１外に露出した液溜め密
閉容器２下壁（第５図においては上壁）に試料液
注入口７を穿設してこの試料液注入口７から液溜
め室６内に試料液９を注入するようにしたので、
試料液９の注入時や補給時等に標準ガス発生用装
置１を恒温ホルダ１１から取り外す必要がなく、
しかも試料液を拡散管４内壁に付着させることな
く注入、補給を行なうことができるものである。

以上説明したように、本考案に係る標準ガス発
生用装置は、内部に試料液を入れる液溜め密閉容
器と、この液溜め密閉容器に連結され、内部の試
料拡散路が前記液溜め密閉容器内と連通する拡散
管とを有し、前記液溜め密閉容器内の試料液の蒸
気が前記拡散管の試料拡散路を拡散した後外部に
流出するようにした標準ガス製造用装置におい
て、前記液溜め密閉容器内を、試料液の蒸気が通
過し得るメンブレンで仕切ることにより液溜め密
閉容器内に液溜め室を形成して、この液溜め室内
に入れた試料液の蒸気が前記メンブレンを透過し
た後拡散管の試料拡散路を拡散するようにしたこ
とにより、ppb〜ppmレベルという幅広い範囲の
濃度の標準ガスを安定に得ることができ、また試
料液が拡散管内壁に付着することもなく、取り扱
いが簡単なものである。

次に、本考案標準ガス発生用装置を用いた実験
例を示し、本考案の効果を具体的に説明する。

〔実験例〕

拡散路断面積0.0314mm²、拡散管長さ６cmで、メ
ンブレンとしてテフロンメンブレン（フルオロポ
アFS−D10、径12φ）を使用した第１図に示す
如き装置の液溜め室にトルエンを注入し、希釈ガ
ス流量１／min、蒸気温度21〜22℃の条件で通
常の方法により標準ガスを製造し、メタン校正し
た全炭化水素計を用いて標準ガス中のトルエン濃
度を求めた。また、標準ガス発生用装置を倒立使
用した場合についても同様の実験を行なつた。な
お、濃度測定は検出器としてFIDを使用し、温度
80℃、水素27ml／min、試料10ml／min、助燃空
気400ml／minの測定条件で行なつた。

その結果、拡散管の蒸気流出口を上に向けた場
合及び下に向けた場合のいずれも得られた標準ガ
ス中のトルエン濃度は0.66ppmであつた。このこ
とから、本考案の標準ガス発生用装置を用いるこ
とによりデイフユージヨンチユーブを使用し場合
と同程度の流量の標準ガスを得られ、しかも倒立
使用によつてその効果に変化が生じないことが認
められた。また、上記標準ガス発生用装置は試料
液の注入の際等に試料液が拡散管内壁に付着する
ことがなく、安定までに要する時間も３分以内と
短く、しかも静置使用る必要がなく、取り扱いが
極めて簡単なものであつた。

なお、参考のため、デイフユージヨンチユーブ
を用いて通常の方法により標準ガスを製造する場
合について述べる。

デイフユージヨンチユーブによつて発生する標
準ガスの濃度は下記式(1)により算出される。

Ｃ＝Dr×ＫＦ ……(1) Ｃ：標準ガス濃度（ppm） Dr：拡散速度（ng／min）Ｆ：希釈ガス流量（ml／min）Ｋ：定数ここで、Ｋはガス重量を容積変換する係数であ
る（下記式(2)）。

Ｋ＝22.4Ｍ×Ｔ273×Ｐ760 ……(2) Ｍ：試料液体の分子量Ｔ：希釈ガス温度Ｐ：大気圧（mmHg）拡散速度D_rは実際の試料の減少量を秤量によ
つて求め、下記式(3)により算出する。この場合、
デイフユージヨンチユーブを一定温度に保ち、一
定流量を流して測定する。

D_r＝ｍ×10⁹Ｔ ……(3) ｍ：試料の減少量（ｇ）Ｔ：秤量間隔（min）しかし、拡散定数は下記式(4)により推算され
る。

D_r＝1.90×10⁴・Ｔ・D_p・Ｍ・ＡＬ・logＰＰ−ρ
……(4) Ｔ：蒸気温度（〓） D_p：拡散定数 D_p＝Ｄ（ＴT_p ）² P_pＰ（cm²／sec）Ｍ：試料分子量（ｇ）Ａ：拡散路断面積（cm²）Ｌ：拡散管長さ（cm）Ｐ：大気圧（mmHg） ρ：試料蒸気圧（mmHg at Ｔ）従つて、内径２mm、長さ10cmの拡散管を有する
デイフユージヨンチユーブにトルエンを注入し、
希釈ガス流量１／min、蒸気温度303〓の条件
で標準ガスを製造した場合、 D_r＝1.9×10⁴・303.0.0849・92.13・0.031410・
0.0215＝3054（ng／min）Ｃ＝3054×〓〓×〓〓×〓〓／1000＝0.76ppm となり、また10ppmの標準ガスを１／minの流
量で得るためには拡散管内径５mm、拡散管長さ
4.75mmのデイフユージヨンチユーブを使用すれば
よいことになる。

従つて、デイフユージヨンチユーブはppmレベ
ルの標準ガスを大きい流量で得る場合には適して
いることが認められが、このデイフユージヨンチ
ユーブは試料液の注入の際等に試料液が拡散管内
壁に付着し易く、また静置使用する必要があるな
ど、取り扱いが面倒なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本考案の一実施例
に係る標準ガス製造用装置を示す断面図、第３図
及び第４図はそれぞれ液溜め密閉容器に拡散管を
着脱可能に連結する構造を示す一部省略断面図、
第５図は本考案標準ガス製造用装置を使用した標
準ガス発生装置の一例を示す概略断面図である。１……本考案標準ガス製造用装置、２……液溜
め密閉容器、３……試料拡散路、４……拡散管、
５……メンブレン、６……液溜め室。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

内部に試料液を入れる液溜め密閉容器と、この
液溜め密閉容器に連結され、内部の試料拡散路が
前記液溜め密閉容器内と連通する拡散管とを有
し、前記液溜め密閉容器内の試料液の蒸気が前記
拡散管の試料拡散路を拡散した後外部に流出する
ようにした標準ガス製造用装置において、前記液
溜め密閉容器内を、試料液の蒸気が通過し得るメ
ンブレンで仕切ることにより液溜め密閉容器内に
液溜め室を形成して、この液溜め室内に入れた試
料液の蒸気が前記メンブレンを透過した後拡散管
の試料拡散路を拡散するようにしたことを特徴と
する標準ガス製造用装置。