JP2608377B2 - 回転可能なキュベットを備えた常磁性ガス検出器 - Google Patents

回転可能なキュベットを備えた常磁性ガス検出器

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JP2608377B2
JP2608377B2 JP5106493A JP10649393A JP2608377B2 JP 2608377 B2 JP2608377 B2 JP 2608377B2 JP 5106493 A JP5106493 A JP 5106493A JP 10649393 A JP10649393 A JP 10649393A JP 2608377 B2 JP2608377 B2 JP 2608377B2
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ザウアーバウム トーマス
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ドレーゲルヴェルク アクチェンゲゼルシャフト
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、元素混合気において、
常磁性特性を備えた元素の成分、例えば酸素成分を検出
するためのガス検出器であって、前記元素混合気は、機
器ケーシング内を駆動シャフトによって回転されるキュ
ベット配置構成体内を通り、磁界コアに沿って通過し、
該磁界コアは多数の偶数個の配置構成体であり、当該磁
界コアの永久磁石磁界源によって形成された磁界が前記
キュベット配置構成体を通過し、前記磁界コアにはそれ
ぞれ1つのコイル装置が配属されており、該コイル装置
は、当該コイル装置内での、常磁性元素に起因する磁束
変化を電気測定信号に変換し、前記磁界コアの磁化極性
と、当該磁界コアに配属された測定磁界コイルの磁化極
性とは、それぞれ隣接する磁界コアおよび測定磁界コイ
ルにおいて相互に交番する配列で組み合わされている、
回転可能なキュベットを備えた常磁性ガス検出器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】このようなガス検出器はドイツ特許明細
書第3840337号から公知である。
【0003】この公知の検出器では、ディスク状のキュ
ベットが機器ケーシング内を4つの鉄コアの端面に沿っ
て回転する。鉄コアは測定磁界コイルにより取り囲まれ
ており、永久磁石上に静止している。永久磁石はその中
で、キュベットを通過する所要の磁界を形成する。キュ
ベットディスク自体にはスリットが設けられており、こ
のスリットに例えば酸素が注入される。酸素は回転運動
により、磁化された鉄コアに沿って導かれる。キュベッ
トが酸素を鉄コアのところに導くと直ちに、酸素の常磁
性によりコア内の磁束が増幅される。この磁束はコアを
取り囲むコイルにより検出される。というのは、磁束変
化はコイル内に電圧を誘導し、この電圧を接続された評
価装置により測定信号として処理することができるから
である。キュベットの回転により交番磁界がコアに発生
し、従って交流電圧がコイルに発生する。磁束は、鉄コ
アの設けられた永久磁石から発し、コア、キュベットを
通ってケーシング壁を通過し、最後に再び永久磁石に戻
るように経過する。感度の高い測定信号に対して所要の
磁界が強力なため、永久磁石と鉄コアとの間の片側構成
および結合により、コアおよびこのコアを取り囲むケー
シング壁の磁化が生じる。従って、ケーシング壁と磁気
構成部材との間には、近傍に配置された面とは反対方向
の大きな磁極が発生する。そのため磁束の大部分は漂遊
磁界として失われてしまい、回転するキュベットを通っ
て流れない。この漂遊成分は50%にまで達し得る
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の測定装置を改善し、ケーシングと、測定
磁界コイルの設けられた磁界コアとの間の漂遊磁界を低
減し、キュベットを通過して測定に作用する磁束の割合
が高められるように構成することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、キュベットは機器ケーシングに収容されており、当
該キュベットの回転面が、ケーシングの内部空間室を2
つの部分領域に分割し、それら部分領域の一方だけが永
久磁石として構成された磁力源を有し、該磁力源の一方
の磁極面はキュベットの回転面と実質的に完全に対向し
ており、他方の磁極面はケーシングと接合されており、
前記部分領域の他方には、磁界コアが当該磁界コアに配
属された測定磁界コイルと共に収容されており、前記磁
界コアは一方の側でケーシングと直接、磁束結合してお
り、他方の側は前記キュベットの回転面の方向に配向さ
れているように構成して解決される。
【0006】本発明の利点は、測定磁界コイルにより取
り囲まれるコアと磁力源とが磁気的に分離されるため、
磁束線経過がキュベット配置構成体に収束し、機器とコ
アとの間の漂遊磁界が低減されることである。ケーシン
グ部分とコアとは磁気的に見て同じ極性を有する。それ
によりそれらの間では漂遊磁界の発生が抑圧される。本
発明による磁力源の配置構成と測定磁界コイルおよび所
属のコアだけで30%までの信号増大が達成される。漂
遊磁界がないため、コアと所属の測定磁界コイルを、信
号感度を上昇させるため必要なだけ延長することができ
る。このことは公知の機器では不可能であった。という
のは、測定磁界コイルとコアの延長は漂遊磁界の不所望
の障害的影響を高めることになるからである。漂遊磁界
が良好に抑圧されるため、公知の機器とは異なり、単に
2つの測定磁界コイルとそれらに所属するコアだけで動
作することも可能である。しかし対称性と使用可能なス
ペースの最適利用の理由からこの場合も、それぞれ4つ
またはそれ以上の偶数個の測定磁界コイルとそれらに所
属するコアを取り付けるのが有利である。本発明の別の
利点は、その他の組立て部材の磁気特性を回転可能なキ
ュベットと関連して考慮する必要がないことである。従
って、回転キュベットに対する支承部も固有磁化がある
にもかかわらず別の保護手段なしで組付けることがで
き、その際測定磁界コイルが回転磁界により障害を受け
ることがない。
【0007】磁力源として有利には、高透磁性の強磁性
材料がある、この強磁性材料は電気コイルにより磁界に
曝される。これにより磁束線が磁力源から、キュベット
の向う側にある強磁性コアに浸透する。その際、磁力源
はその広がり方向でキュベットに一致する。そのため、
磁束線はすべての電気コイルないしコアを介して同時に
作用する。キュベットの回転中に磁界に関連する交番信
号がコアの1つで形成されると、磁束線が均質に拡散し
ているため、同様に他のすべてのコアを介して磁束線変
化が検出可能である。これに対して永久磁石を磁力源と
して選択する場合、この永久磁石のキュベット側表面に
は良導磁性材料からなるディスクが等ポテンシャル面と
して載置される。そのための適切な材料として高透磁性
の鉄−コバルト合金がある。
【0008】特に有利なキュベット配置構成体は、回転
軸線対称の切欠部を有する円形ディスクからなる。円形
ディスクを元素混合気、例えば酸素が通過流動すること
ができる。円形ディスクは次のように構成される。すな
わち、切欠部の1つがコアの1つの端面を完全に露出す
る位置にある際に、所属するコアのそれぞれ隣接する端
面が切欠部輪郭により除かれたままとなるように構成さ
れる。その際、回転運動中に切欠部輪郭により部分的に
のみ開放される端面の横断面の和は実質的に一定に留ま
る。磁束制御用の絞りディスクに対するキュベット配置
構成体のこのような構成により、回転運動のいずれの時
点でも測定キュベットが通過が近似的に一定に留まるよ
うになる。コアの端面の1つが完全に切欠部に現れる場
合、それぞれ隣接する端面は完全に覆われる。キュベッ
トが漸次回転運動する際、当該コアの端面が部分的に覆
われると直ちに、隣接するコアの端面の相応する部分が
引き続く切欠部から開放される。このようにして磁気デ
ィスクが等ポテンシャルディスクと関連して一定の磁力
を有する源として機能する。磁力が一定であることは、
可能なかぎり大きく変動のない測定信号に対する前提条
件である。
【0009】切欠部輪郭の特に有利な形状は、回転軸に
対して同心に延在する円形リングセグメントにより得ら
れる。この円形リングセグメントは、キュベットの回転
中にコアの端面上を通過する際に、このコアを少なくと
も一時的に完全に開放するよう構成される。
【0010】特に有利な切欠部輪郭は、回転軸に対して
同心に延在する腎臓形の切欠部により得られる。
【0011】本発明の実施例を図面に基づき、以下詳細
に説明する。
【0012】
【実施例】図1には、機器ケーシング1が示されてい
る。機器ケーシング1にはキュベット配置構成体2が、
シャフト13に回転可能に支承されたディスクの形で収
容されている。ディスクは磁性で、できるだけ不活性な
材料からなる。キュベット2は機器ケーシング1の内部
空間を2つの部分領域A,Bに分割する。それらの一方
Aは永久磁石ディスク3を含む。この永久磁石ディスク
は等ポテンシャルディスク4により覆われている。磁気
ディスク3とポテンシャルディスク4はその広がり方向
において、キュベット2と同じ方向かつ同じ程度に延在
している。ケーシング1の部分領域Bでは4つのコア5
(それらのうち2つだけが図示されている)がケーシン
グ1の内壁と次のように結合されている。すなわち、コ
アの端面6がキュベット2の方向を指し、これにできる
だけ近接するように結合されている。各コア5は測定磁
界コイル7により取り囲まれている。それらのコイルか
らそれぞれ1つの信号線路が図示しない評価装置に導か
れている。キュベット2は回転軸線対称の切欠部8を有
している。この切欠部は図示の状態ではコア5の端面を
開放する。切欠部8の内部空間は常磁性特性を有する被
測定元素、例えば酸素で満たされている。酸素はガス供
給部9を介してケーシング1の内部空間に導入され、こ
れを充満し、測定空間10とみなされる切欠部8とキュ
ベット2の周囲10へ到達し、そこから排気部11を介
して雰囲気へ排気される。キュベット2はシャフトピン
12に固定されている。シャフトピンは駆動モータ14
のシャフト13に固定されており、シャフト支承部15
を介して案内される。モータ14とこれを取り囲むモー
タ保持部16はケーシング底部18と結合している。ケ
ーシング底部18は一方で磁気ディスク3を支持し、他
方でシャフト13およびシャフトピン12に対する貫通
孔19を有する。磁気ディスク3の磁化極性は大文字N
およびSで示されている。磁気ディスク3、ケーシング
底部18およびケーシング1の特別な構成により、磁極
Sがケーシング1を介しコア5の端面6まで同じになっ
ていることがわかる。これにより磁界コイル7とコア5
は同じ磁極Sのケーシング1により取り囲まれる。この
磁極Sはコア5が有するのと同じである。
【0013】図2にはキュベット2の平面図が示されて
いる。ここではモータ14およびモータ保持部16から
なる駆動ユニットは省略されている。またケーシング底
部18はその上に固定された磁気ディスク3およびポテ
ンシャルディスク4と共に除去されている。キュベット
2は回転矢印21の方向に回転可能にシャフト13上に
ケーシング1内に配置されている。ディスクとして構成
されたキュベット22は、半径方向に対向する2つの切
欠部8を有する。この切欠部はほぼ腎臓形をしており、
図示の位置ではコア5の端面6を完全に開放している。
相応して隣接するコア22はそれぞれの切欠部8の輪郭
にちょうど接触しているが、しかしまだ開放されていな
い。キュベット2が矢印21の方向に回転する際、コア
6の開放部分が切欠部8により減少し、隣接するコア2
2の端面が相応する度合いで切欠部8に出現する。これ
により、コア6が漸次覆われることにより減少する通過
磁界がコア22の開放磁界が増大することにより十分に
補償される。測定磁界コイル7ないし27の交互の巻き
付けにより、コイル7に形成された磁束減少は常磁性元
素を通過する磁界が消滅するため、正の電圧を形成す
る。またコイル27の反対方向の巻き付けにより、そこ
で形成される磁束増加は、切欠部8を通る通過磁界が増
大するため同様に正の電圧を誘導する。このようにして
4つの個々のコイル7、27の測定信号により、通過特
性が均一であるため実質的に一定の全体信号が得られ
る。
【0014】
【発明の効果】本発明により、漂遊磁界の形成が減少さ
れ、キュベットを通過して測定に作用する磁束の割合が
高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の模式図である。
【図2】本発明のキュベットの平面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 キュベット 3 磁力源

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 元素混合気において、常磁性特性を備え
    た元素の成分を検出するためのガス検出器であって、 前記元素混合気は、機器ケーシング内を駆動シャフトに
    よって回転されるキュベット配置構成体内を通り、磁界
    コアに沿って通過し、 該磁界コアは多数の偶数個の配置構成体であり、 当該磁界コアの永久磁石磁力源によって形成された磁界
    が前記キュベット配置構成体を通過し、 前記磁界コアにはそれぞれ1つのコイル装置が配属され
    ており、 該コイル装置は、当該コイル装置内での、常磁性元素に
    起因する磁束変化を電気測定信号に変換し、 前記次解コアの磁化極性と、当該磁界コアに配属された
    測定磁界コイルの磁化極性とは、それぞれ隣接する磁界
    コアおよび測定磁界コイルにおいて相互に交番する配列
    で組み合わされている、回転可能なキュベットを備えた
    常磁性ガス検出器において、 キュベット(2)は機器ケーシング(1)に収容されて
    おり、 当該キュベットの回転面が、ケーシング(1)の内部空
    間室を2つの部分領域(A,B)に分割し、 それら部分領域(A,B)の一方だけが永久磁石として
    構成された磁力源(3)を有し、 該磁力源(3)の一方の磁極面はキュベット(2)の回
    転面と実質的に完全に対向しており、 他方の磁極面はケーシング(1)と接合されており、 前記部分領域(A,B)の他方には、磁界コア(5)が
    当該磁界コアに配属された測定磁界コイル(7)と共に
    収容されており、前記磁界コア(5)は一方の側で ケーシング(1)と直
    接、磁束結合しており、他方の側は前記キュベット
    (2)の回転面の方向に配向されている、ことを特徴と
    する、回転可能なキュベットを備えた常磁性ガス検出
    器。
  2. 【請求項2】 磁力源(3)のキュベット側の表面は、
    等ポテンシャルディスクとして用いるディスク(4)に
    より覆われており、該ディスクは良導磁性材料からなる
    請求項1記載のガス検出器。
  3. 【請求項3】 等ポテンシャルディスク(4)は高透磁
    性の鉄−コバルト合金からなる請求項2記載のガス検出
    器。
  4. 【請求項4】 キュベット配置構成体は円形ディスク
    (2)からなり、該円形ディスクは回転軸対称の切欠部
    (8)を有し、 当該切欠部を被検出元素混合気が通過流動することがで
    き、 該切欠部は、コア(5)の1つの端面(6)が完全に開
    放される切欠部(8)の位置では、所属するコア(5)
    のそれぞれ隣接する端面(22)が切欠部輪郭(8)に
    より除かれており、回転運動(21)中に切欠部輪郭
    (8)により部分的にのみ開放される端面(6、22)
    の横断面の和は実質的に一定に留まるように構成されて
    いる請求項1から3までのいずれか1記載のガス検出
    器。
  5. 【請求項5】 切欠部(8)は回転軸線に対して同心に
    延在する円形リングセグメント(8)である請求項4記
    載のガス検出器。
  6. 【請求項6】 切欠部は回転軸線に対して同心に延在す
    る、腎臓形の輪郭(8)を有する請求項4記載のガス検
    出器。
JP5106493A 1992-05-09 1993-05-07 回転可能なキュベットを備えた常磁性ガス検出器 Expired - Fee Related JP2608377B2 (ja)

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JPH0634605A JPH0634605A (ja) 1994-02-10
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US4808922A (en) 1985-12-19 1989-02-28 Dragerwerk Ag. Magnetic field producing device for determining the concentration of a paramagnetic substance passed through a rotating cell chamber

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GB2267153B (en) 1995-12-06
FR2690992A1 (fr) 1993-11-12
FR2690992B1 (fr) 1994-12-23
JPH0634605A (ja) 1994-02-10
GB2267153A (en) 1993-11-24
US5391986A (en) 1995-02-21

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