気体サンプリング法の基礎 第317回GC研究会，2012，02．23

気体の特性〇三三A

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図3＿7　水と水薬気の体糠の蛾蛮∴∴∴∴図3．8　水と水蒸気の中の粒子聞達艦の比較

＊高度Om付近の乾燥空気密度；約1．3g／」。＊液体空気の密度；約1g／mL。

＊気体では，分子の密集度合いが液体の約1／1000

で，分子は自由に？飛び回っている。＊気体状態では分子の化学的な性格はよりも，粒子と

しての振る舞いとなり，一律に扱えるようになる。

→理想気体

渡辺征夫

来湊蚤

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○気体の状態方程式

漢　P“V＝n〃R〃T　　　　一一一（1）

S V＝n“R（T／P）　　　一一一（2）

ここで，n；気体の量（mol），R；気体定数＝8，31［］／（K“moi）］，

V；気体の体積（m3），T；温度（K，Kelvin），P；圧力（Pa，PascaI

圧力＆温度と，運動エネルギーの関係圧力；気体の熱運動が面に及ぼす力→　Pa：N（Newton）／m2

P“V→　N／m2×m3＝N〇m＝］（JouIe）；仕事量＝エネルギー

温度の実態；熱量（Q）／熱容量＝Q（Joule）／（体積“Cv）ここで，Cv；定積比熱

すなわち，（1）式の両辺は，それぞれ仕事量（Joule）。いずれも気

体分子の運動エネルギーに基づくことを示している。4

渡辺征夫

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S濃度換算

①一定の体積や重量に含まれる量（例‥mg／m3）

②混合比率（例：PPm，％）

両者①と②の換算の式；

A；mg／m3表示の濃度，a；PPm表示の濃度

O A＝a事M（273。15／22，414）／T。P／1013

8　A＝0，012・a“M〃P／T

看　圧力を1気圧と見なせるとき；A≒12，2〃a“M／T

ここで，M；その汚染化合物の分子量，

T；温度（K，ケルビン），P；圧力（hPa，ヘクトパスカル）

空気（排ガスを含む）中の水分

鵜水分への「気遣い」は分析する際に不可欠

○①水分子の存在で試料成分の容器面との相互

作用が変化

看②温度変化による水分凝縮→成分吸収

鵜③検体濃縮時の流路閉鎖や吸着量減少

鵜④水分量による検体空気の重量の変化一一一などである。

ドルトンの分圧の法則

混合気体の全圧は，成分気体の分圧の和に等しい。

湿度の高い空気は，重いOr軽い？

渡辺征夫

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バイメタル鉄とニッケルの合金に、マンガン、クロム、銅などを添加して2種類の熱膨張率の異

なる金属板を作り、冷間圧延で貼り合わせたもの。熱膨張率が小さい側の合金としてはインバー（ニッケル36％“鉄64％の合金）が有名で室温付近では熱膨張率が

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〃三三≡≡三塁墨壷三三二‾

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バイメタルを利用した自記式温度計

袈2．12JIS親電対の使用上の鰭徴

高」豊使用温度範囲 劔�饉X鈷ｴ9�ｲ�特　　　　　　徴

鱒 ��600・－1700℃ 儻9v�ｸ4ｸ5�X褸峇�JIS熱醐中使用温度最高。常温

・隆雰囲気に適する。 水薬・金属蒸気・ 還元性雰囲気に弱 い。安定性良 僖ﾘｴ�I|ﾘ*ｸ.ﾘ-�H惲�

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K 埴 凵|200・－1200℃ 伜��ｹ[X鈷ｴ8,�ｲ�熱起語カの踵線栓がよい。JIS熟 し，還元性雰囲気 偃ﾙ�ｨ,X,ﾘ.�,�,h.��ﾘ*ﾘ諍w�+8.ｨ,B�

は弱い。金属蒸気 に強い �(.�(.(.)yｩ��¥�ｸ*�.�

十億；NiとCrの合金．一個；Niの合金 金 舶 燃�一紙ナ）8（鳩℃ 傴�ﾙMX,i:�b�

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白金測温抵抗体

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放射温度計物体の温度と放射される光の種類と色

黒体から放射される光。

温度が低いときは赤っぽく、温度が高いほど青白くなる。

夜空に輝く星も青白い星ほど温度が高い。

右の図のKは温度（ケルビン）を示す。

渡辺征夫

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図7　レイレーザージ

レイレーゲージ（Rayleighgauge）

僅かな圧力差を計測するために考えられた装置。

△P＝d・g・Z・LIA

ここで，

Z；マイクロメータ（7）の読みL；支点（8）とマイクロメータ

（7）の距離A；U字管先端の2本のガラス針（1と2）の距離

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ブルドン管式圧力計の表（表示盤の側）と裏側

（ブルドン菅が見える）。

渡辺征夫

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誤 認

小口径ダクト組込用ピトー管と

ダクト組込型流量センサ

渡辺征夫

気体サンプリング法の基礎 第317回GC研究会，2012，02，23

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渡辺征夫

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計測ドラムは3－4の計測室に分かれていて，僅かに半分を超え

る液体で充たされている。ドラム中心部から入ったガスは、液面上

部から該当する計量室に入り．その部分を満たしながら空気の浮力で計測室を押し上げドラム全体を回転させる。1室が満たされると，ガスは次の計測室に入る，といった動作を繰り返すので，ドラムは回転し続けることになる。それに伴い，計測室内のガスは液体

で追い出されて出口から外に排出される。ドラムの回転がそのままメータの針，さらに歯車をとおしてダイアルの数値として表示されるも

渡辺征夫

湿式ガスメータ

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クリティカル　　　　　　　／‾航

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Throat　　　　Criticai

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Bluntentry，ei°ngatedparalieisides　　　　　　　　　O．8　　　　　0＿44 �

Squareedged　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　O．8　　　　　0－44

Sharpedged　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0．5　　　　　0．46

C°nVer9ing　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0．95　　　　　0．47

ConvergingtoeI°ngatedparaIIelsides　　　　　　　1．0　　　　　　0．47 �

Sheltconverglng言ncludedangleO＿70　　　　　　　1．0　　　　　　0．56

ShoIlcodVerglng，incIudedangle16．60　　　　　　　1．1　　　　　0＿60

ShortcorNergIng，includedangle7．8e　　　　　　　l．2　　　　　　0．76

ShortcorlVerglng言ncludedangle4－4o　　　　　　　　l．0　　　　　　0＿85

Sh°ltconVergllIg，inciudedangIe2．50　　　　　　　1＿0　　　　　0．85 �

Sheltconverglng言nciudedailgle4．40　　　　　　　　2．4　　　　　0，87

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渡辺征夫

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マスフローコントローラー（MFC）

MFCは、流体の質量流量の計測

で流量制御を行うので、環境温度や使用圧力等の変化の影響を受け難く、高精度で安定した流体計測・制御が可能である。

ソレノイドorピエゾアクチこし重一一・ター

読量制御バルブ

ガスが滴れていない輯合

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ガスlN　　　　　　　ガスOUT

高知豊中技研のHPより

各種ガスのコンバージョンファクター（C．F）

マスフローコントローラーやマスフローメーターの流量表示はガスの種類や混

合比により変動をする。それを補正する係数がC，F値で、一般に窒素を基準 （1，00）として，およそ下表のようになる。

ガス種　　　Ci．F　　　　　ガス種　　　　　C．F �"�

窒素（N2）　1．00　　　　　　　空気（Air）　1．00

ヘリウム（He）1．40　　　　一酸化炭素（CO）1．00

水素（H2）　1．00　　　　二酸化炭素（CO2）　0．74

酸素（02）　　0．99　　　　一酸化窒素（NO）　0．99

アルゴン（Ar）1．40

［例］：ヘリウム（He）で校正されたMFCに酸素（02）を流し、【100ccm】と

表志された場合の酸素の実流量は？ ［計算式］：酸素の実流量＝表示×（ガスのC，F／MFCのC，F）＝100×

（0．99／1，40）＝70．71ccm

渡辺征夫

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真空ポンプの種類

一般のポンプは流体の移動が目的で、真空ポンプは密閉容器

から効率よく残り少ない空気をくみ出すかが目的。対応できる圧力（真空度）がそれぞれの方式で違うので、2つ以上のポンプを組み合わせて使用することも多い。

代表的な真空ポンプ1：ロータリーポンプ（油回転ポンプ）2：油拡散ポンプ3：ターボ分子ポンプ（TMP）4：イオンポンプ

書

コンプレッサー

の例、Ⅱ

（回転式）

l奪隊と主要部品l

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スクロール方式：インポリュート曲線で構成されたラップを半回転ず

らせた状態でかみ合わせ、両ラップに仕切られた空間の容積変化に

より気体を圧縮する。バルブが不用でもっともトルク変動が少なく、

音。振動が飛びぬけて小さい。また小形クラスでもっとも効率が高い。

渡辺征夫

気体サンプリング法の基礎 第317回GC研究会，2012。02，23

渡辺征夫

気体サンプリング法の基礎 第317回GC研究会，2012，02，23

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気体試料採取の概要

1容器採取法01．1注射筒　　＊

漢1．2　バッグ　　＊

81．3　採気ビン　＊

獲1．4　キャニスター（金属容器）法2　濃縮捕集法02．1吸収液法82．2　フィルター捕集法82，3　深冷却捕集法02，4　吸着捕集法／加熱導入聖書2．5　吸着捕集法／溶媒抽出型

＊　曝露式（パッシブ）採取法

渡辺征夫

気体サンプリング法の基礎 第317回GC研究会，2012．02，23

容器採取法の概要

菓1注射筒（可変容器） �（ガスタイトシリンジ、マグナムシリンジなどを含む）

82　バッグ（可変容器）

フイルム材質；マイラー，テドラ÷（フツ化ビニル樹脂），

テフロン（フッ素樹脂）

構造；積層構造；ラミネイト化アルミニウムバッグ （積層アルミ箔で遮光）、他

03　固定容器

材質；ガラス，ステンレス鋼（内面処理） 構造；2ロ；採気ビン

1ロ；真空ビン，キャニスター（金属容器）

29

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接続テフロン管の長さの逆数と吸引流量との関係－2

試料の採取流量は接続する管の長さと内径で下式で設定できる。

実用レベルの設定範囲は数分～60分程

度である。

Hagen－PoiseuⅢe式

F＝Tr△P（r＾4）／（8LLL

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F；流量，乃；円周率，AP；圧力差，「；管内径，

〃；粘性率，L；管長

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渡辺征夫

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Fig．3　The ti膜dis誼htをnof咋LIlerp骸血

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注射筒利用時の不思議な成分のクロマト図と出現時刻

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固定容器からの試料流出を調べるためのガス配管

渡辺征夫

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採気ビン内のガス置換状態－1

通常採気ビン（aタイプ）

外径；約60mm，長さ；約20cm，内容積；483mL

dC／dt＝－k・Co

LnC＝LnCo－k〃t

k＝F／V

ここで，CoとC；初期とt分

後の容器内の成分濃度，F；通気流量，V；容器の内容積

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特殊採気ビン（片足一口型）　⊥。。 ��ヽ ヽ

外径；60mm，長さ；18cm． 内容積；525mL 送気流量；1・01umin蕎 ���(��ﾆ6ﾄ8��ID��キ‾判‾同書“‘

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＼ ＼ ヽ

点線；受口側から送気　冨1o重 �B�ヽ

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実線；足方向から送気 ヽ

ヽ

ヽ ヽ

＊方向により大きな差 　1寄 fb） ＼ ＼

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渡辺征夫

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採気ビン内のガス置換状態－4

通常採気ビン（aタイプ）＊ヘリウム充填状態で下層か

ら試料ガスを送入した場合と

通常の場合の比較

外径；60mm，長さ20cm，

内容積；483mL

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渡辺征夫

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採気ビン内のガス置換状態－5

長筒採気ビンA

外径；20，5mm，

長さ；147cm，

内容積；370mL

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長南採気ビンA

外径；33mm，長さ；88cm，

内容積；600mL ㊤ 　　　　　雪 　　　　I－1 ガス瑚化採取浩一　　皇 � 帖－S醐脚 I

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渡辺征夫

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醒闇醍藍’ 電源を利用しないガス吸引法［マリオット（Mariote）ビン刊

渡辺征夫