JP2712486B2 - ガス分析装置 - Google Patents
ガス分析装置Info
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- JP2712486B2 JP2712486B2 JP3567189A JP3567189A JP2712486B2 JP 2712486 B2 JP2712486 B2 JP 2712486B2 JP 3567189 A JP3567189 A JP 3567189A JP 3567189 A JP3567189 A JP 3567189A JP 2712486 B2 JP2712486 B2 JP 2712486B2
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- gas
- flow path
- sample gas
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Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明はガス分析装置に関する。さらに詳しくは、
メッキ熔融炉等の還元雰囲気中に含有される水分濃度や
酸素ガス濃度、又は純ガス中の不純物としての水素ガス
濃度を測定するガス分析装置に関する。
メッキ熔融炉等の還元雰囲気中に含有される水分濃度や
酸素ガス濃度、又は純ガス中の不純物としての水素ガス
濃度を測定するガス分析装置に関する。
(ロ)従来の技術 メッキ鋼板を作る場合、鋼板の上に水分が付着すると
仕上がりが悪くなる。このため連続メッキ熔融炉は還元
雰囲気(水素ガスと窒素ガス)に保たれている。しかし
この雰囲気中に酸素ガスが洩れ込んだ場合還元雰囲気と
の作用により水分が生ずるため、この還元雰囲気中の水
分濃度のみならず酸素ガス濃度についても監視する必要
がある。この目的のために従来から使用されている水分
計や酸素計としては以下のごときものがある。まず、水
分計として酸化アルミナの静電容量式水分計、五酸化リ
ン電解式水分計、光学露点式水分計等がある。また酸素
計としては、ジルコニア酸素計、電気化学セル方式酸素
計、黄リン発光方式酸素計等がある。
仕上がりが悪くなる。このため連続メッキ熔融炉は還元
雰囲気(水素ガスと窒素ガス)に保たれている。しかし
この雰囲気中に酸素ガスが洩れ込んだ場合還元雰囲気と
の作用により水分が生ずるため、この還元雰囲気中の水
分濃度のみならず酸素ガス濃度についても監視する必要
がある。この目的のために従来から使用されている水分
計や酸素計としては以下のごときものがある。まず、水
分計として酸化アルミナの静電容量式水分計、五酸化リ
ン電解式水分計、光学露点式水分計等がある。また酸素
計としては、ジルコニア酸素計、電気化学セル方式酸素
計、黄リン発光方式酸素計等がある。
また一方純ガス中に不純物として存在する水素ガスを
検出する方法としては、水素ガスをいずれかの方法で酸
素と化合させ水とした後、適当な吸収剤に吸収させて定
量する方法が一般的である。また物理的な方法として
は、質量分析計、ガスクロマトグラフィその他熱伝導度
による測定があるが、質量分析計は非常に高価であり、
ガスクロマトグラフィでは連続的測定ができない。また
熱伝導度による方法では連続測定ができるが選択性、感
度の点で問題がある。
検出する方法としては、水素ガスをいずれかの方法で酸
素と化合させ水とした後、適当な吸収剤に吸収させて定
量する方法が一般的である。また物理的な方法として
は、質量分析計、ガスクロマトグラフィその他熱伝導度
による測定があるが、質量分析計は非常に高価であり、
ガスクロマトグラフィでは連続的測定ができない。また
熱伝導度による方法では連続測定ができるが選択性、感
度の点で問題がある。
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の水分計では還元雰囲気内での使
用において精度、寿命に大きな問題があり、水分が発生
する場所がメッキ浴の近くでは測定できない。また従来
の酸素計も上記と同様に還元雰囲気内での使用において
は寿命の点で問題があり、なかでもジルコニア酸素計で
は酸素ガスが酸化し測定できない。またさらに従来のご
とき水素ガス測定方法においても、水素を酸化で酸化さ
せガス量の変化を測定したり、発生した水分を吸着剤に
吸着させてその重量により定量していたが、これらの方
法では連続測定できなく、また1回の測定に時間がかか
る等、種々の問題点があった。
用において精度、寿命に大きな問題があり、水分が発生
する場所がメッキ浴の近くでは測定できない。また従来
の酸素計も上記と同様に還元雰囲気内での使用において
は寿命の点で問題があり、なかでもジルコニア酸素計で
は酸素ガスが酸化し測定できない。またさらに従来のご
とき水素ガス測定方法においても、水素を酸化で酸化さ
せガス量の変化を測定したり、発生した水分を吸着剤に
吸着させてその重量により定量していたが、これらの方
法では連続測定できなく、また1回の測定に時間がかか
る等、種々の問題点があった。
この発明はかかる状況に鑑みなされたものであり、還
元雰囲気に含有される微量の水分もしくは酸素ガス、ま
たは純ガス中に不純物として含有される微量の水素ガス
を、短時間でかつ連続的に測定しうるガス分析装置を提
供しようとするものである。
元雰囲気に含有される微量の水分もしくは酸素ガス、ま
たは純ガス中に不純物として含有される微量の水素ガス
を、短時間でかつ連続的に測定しうるガス分析装置を提
供しようとするものである。
(ニ)課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、(a)水素ガス及び酸素
ガスからなる試料ガスの供給部から、試料ガス中の水分
や炭化水素のような不純物を除去するガス精製器を介し
て流路切換手段に接続されるゼロガス供給流路と、
(b)上記ガス精製器により精製された試料ガスを酸化
部を介して上記流路切換手段に接続される酸化流路と、
(c)上記流路切換手段から水晶発振式湿度センサ内蔵
水分測定セルに接続される測定流路とを備え、ゼロガス
供給流路と酸化流路とを測定流路に切換接続する旨を指
示する指示手段と、ゼロガス供給流路からの試料ガス及
び酸化流路からの試料ガスのそれぞれの水分含量から、
試料ガス中の酸素ガス濃度又は水素ガス濃度を算出する
算出手段とからなる制御部を具備してなるガス分析装置
が提供される。
ガスからなる試料ガスの供給部から、試料ガス中の水分
や炭化水素のような不純物を除去するガス精製器を介し
て流路切換手段に接続されるゼロガス供給流路と、
(b)上記ガス精製器により精製された試料ガスを酸化
部を介して上記流路切換手段に接続される酸化流路と、
(c)上記流路切換手段から水晶発振式湿度センサ内蔵
水分測定セルに接続される測定流路とを備え、ゼロガス
供給流路と酸化流路とを測定流路に切換接続する旨を指
示する指示手段と、ゼロガス供給流路からの試料ガス及
び酸化流路からの試料ガスのそれぞれの水分含量から、
試料ガス中の酸素ガス濃度又は水素ガス濃度を算出する
算出手段とからなる制御部を具備してなるガス分析装置
が提供される。
この発明において上記ガス分析装置の測定対象となる
試料ガスは、少なくとも水素ガス及び酸素ガスを含有す
るガスであり、水素ガスが微量で含有される場合は上記
ガス分析装置は微量水素計として機能し、酸素ガスが微
量で含有される場合は、微量酸素計として機能しうるこ
とを特徴とする。水素ガスを微量で含有しうる試料ガス
としては、純ガス中に不純物として存在する水素ガスの
濃度を測定する場合の該純ガスが相当し、例えばアルゴ
ン、ヘリウムのごときガスが挙げられる。また酸素ガス
を微量で含有しうる試料ガスとしては、例えばメッキ鋼
板を作る場合のメッキ熔融炉内の還元雰囲気のごとく、
水素ガス及び窒素ガスからなる還元雰囲気内に存在する
酸素ガスの濃度を測定する場合の該還元雰囲気等が挙げ
られる。
試料ガスは、少なくとも水素ガス及び酸素ガスを含有す
るガスであり、水素ガスが微量で含有される場合は上記
ガス分析装置は微量水素計として機能し、酸素ガスが微
量で含有される場合は、微量酸素計として機能しうるこ
とを特徴とする。水素ガスを微量で含有しうる試料ガス
としては、純ガス中に不純物として存在する水素ガスの
濃度を測定する場合の該純ガスが相当し、例えばアルゴ
ン、ヘリウムのごときガスが挙げられる。また酸素ガス
を微量で含有しうる試料ガスとしては、例えばメッキ鋼
板を作る場合のメッキ熔融炉内の還元雰囲気のごとく、
水素ガス及び窒素ガスからなる還元雰囲気内に存在する
酸素ガスの濃度を測定する場合の該還元雰囲気等が挙げ
られる。
この発明の上記分析装置のゼロガス供給流路に用いら
れるガス精製器は、上記測定対象の試料ガス中から、水
分や炭化水素のような不純物を除去する目的で用いられ
るものであり、例えば、モレキュラーシーブス13Xを充
填したカラム等を用いることができる。
れるガス精製器は、上記測定対象の試料ガス中から、水
分や炭化水素のような不純物を除去する目的で用いられ
るものであり、例えば、モレキュラーシーブス13Xを充
填したカラム等を用いることができる。
上記ガス分析装置の酸化流路に用いられる酸化部は、
測定対象が試料ガス中の微量の水素ガスである場合この
微量水素ガスを該試料ガス中の酸素ガスにより完全酸化
しうるものであり、一方測定対象が微量の酸素ガスであ
る場合この微量酸素ガスを該試料ガス中の水素ガスを用
いて完全に水に変換しうるものであって、接触式燃焼炉
が好適に用いられる。この場合該燃焼路に用いられる酸
化触媒としては、白金、パラジウム、ロジウム、酸化コ
バルト、酸化銅等が挙げられ、白金が好ましい。
測定対象が試料ガス中の微量の水素ガスである場合この
微量水素ガスを該試料ガス中の酸素ガスにより完全酸化
しうるものであり、一方測定対象が微量の酸素ガスであ
る場合この微量酸素ガスを該試料ガス中の水素ガスを用
いて完全に水に変換しうるものであって、接触式燃焼炉
が好適に用いられる。この場合該燃焼路に用いられる酸
化触媒としては、白金、パラジウム、ロジウム、酸化コ
バルト、酸化銅等が挙げられ、白金が好ましい。
上記分析装置の測定流路に用いられる水晶発振式湿度
センサ内蔵水分測定セルは、当該分野で公知のものがそ
のまま用いられる。
センサ内蔵水分測定セルは、当該分野で公知のものがそ
のまま用いられる。
上記分析装置に用いられる流路切換手段は、上記ゼロ
ガス供給流路と酸化流路とを上記測定流路に切換接続し
うる構成のものであれば、当該分野で公知のものをその
まま用いることができる。
ガス供給流路と酸化流路とを上記測定流路に切換接続し
うる構成のものであれば、当該分野で公知のものをその
まま用いることができる。
なお、上記ゼロガス供給流路及び酸化流路には、水晶
発振式湿度センサに流れる試料ガスの流量を常に一定に
保持する必要から、マスフローコントローラを設けるこ
とが好ましい。
発振式湿度センサに流れる試料ガスの流量を常に一定に
保持する必要から、マスフローコントローラを設けるこ
とが好ましい。
上記分析装置の制御部は、上記流路切換手段の切換作
動を指示する指示手段と、切換作動に呼応してゼロガス
供給流路接続時に上記測定セルから得られる水分含量に
基づく信号値と酸化流路接続時に同じく上記測定セルか
ら得られる水分含量に基づく信号値とをそれぞれ記憶す
る記憶部、これらの記憶信号値に基づいて試料ガス中に
含有されている酸素ガス濃度または水素ガス濃度を算出
するよう予め設定された演算処理を行う演算処理部から
なる算出手段とを具備して構成される。上記演算処理部
では、ゼロガスと比較した水分含量から、目的の酸素ガ
ス濃度または水素ガス濃度が換算される。詳しくは後述
する実施例の記載が参照される。なお上記制御部には演
算結果を表示/プリントアウトしうる表示部が設けられ
ていてもよい。
動を指示する指示手段と、切換作動に呼応してゼロガス
供給流路接続時に上記測定セルから得られる水分含量に
基づく信号値と酸化流路接続時に同じく上記測定セルか
ら得られる水分含量に基づく信号値とをそれぞれ記憶す
る記憶部、これらの記憶信号値に基づいて試料ガス中に
含有されている酸素ガス濃度または水素ガス濃度を算出
するよう予め設定された演算処理を行う演算処理部から
なる算出手段とを具備して構成される。上記演算処理部
では、ゼロガスと比較した水分含量から、目的の酸素ガ
ス濃度または水素ガス濃度が換算される。詳しくは後述
する実施例の記載が参照される。なお上記制御部には演
算結果を表示/プリントアウトしうる表示部が設けられ
ていてもよい。
この発明はまた、上記の構成の分析装置に、さらに、
試料ガス供給部から流路切換手段に接続される試料ガス
供給流路を備えてなり、かつ制御部が、上記測定流路に
ゼロガス供給流路、酸化流路および上記流路ガス供給流
路のいずれかを任意に切換接続する旨を指示する指示手
段と、ゼロガス供給流路からの試料ガス及び試料ガス供
給流路からの試料ガスのそれぞれの水分含量から試料ガ
ス中の水分濃度を算出する算出手段をも備えてなるガス
分析装置を提供するものである。
試料ガス供給部から流路切換手段に接続される試料ガス
供給流路を備えてなり、かつ制御部が、上記測定流路に
ゼロガス供給流路、酸化流路および上記流路ガス供給流
路のいずれかを任意に切換接続する旨を指示する指示手
段と、ゼロガス供給流路からの試料ガス及び試料ガス供
給流路からの試料ガスのそれぞれの水分含量から試料ガ
ス中の水分濃度を算出する算出手段をも備えてなるガス
分析装置を提供するものである。
上記ガス分析装置においては、上記流路切換手段は、
ゼロガス供給流路、酸化流路及び試料ガス供給流路のい
ずれかを任意に測定流路に切換接続できる構成のものが
用いられる。
ゼロガス供給流路、酸化流路及び試料ガス供給流路のい
ずれかを任意に測定流路に切換接続できる構成のものが
用いられる。
なお、上記ゼロガス供給流路、酸化流路及び試料ガス
供給流路には、水晶発振式湿度センサに流れる試料ガス
の流量を常に一定に保持する必要から、マスフローコン
トローラを設けることが好ましい。
供給流路には、水晶発振式湿度センサに流れる試料ガス
の流量を常に一定に保持する必要から、マスフローコン
トローラを設けることが好ましい。
上記ガス分析装置における制御部は、基本的には前記
分析装置と同様な構成であるが、上記流路切換手段の切
換作動を指令する指示手段、及び該切換作動に呼応して
ゼロガス供給流路接続時に上記測定セルから得られる試
料ガスの水分含量に基づく信号値、酸化流路接続時に同
じく上記測定セルから得られる試料ガスの水分含量に基
づく信号値及び試料ガス供給流路から得られる試料ガス
の水分含量に基づく信号値をそれぞれ記憶する記憶部、
これらの記憶信号値に基づいて試料ガス中に含有されて
いる水分濃度及び酸素ガス濃度もしくは水素ガス濃度を
算出するよう予め設定された演算処理を行う演算処理部
とからなる算出手段を具備して構成される。上記演算処
理部では、ゼロガスと比較した水分量から、試料ガス中
の水分濃度及び目的の酸素ガス濃度もしくは水素ガス濃
度が換算される。詳しくは後述する実施例の記載が参照
される。なお制御部にはこの演算結果を表示/プリント
アウトする表示部が設けられていてもよい。
分析装置と同様な構成であるが、上記流路切換手段の切
換作動を指令する指示手段、及び該切換作動に呼応して
ゼロガス供給流路接続時に上記測定セルから得られる試
料ガスの水分含量に基づく信号値、酸化流路接続時に同
じく上記測定セルから得られる試料ガスの水分含量に基
づく信号値及び試料ガス供給流路から得られる試料ガス
の水分含量に基づく信号値をそれぞれ記憶する記憶部、
これらの記憶信号値に基づいて試料ガス中に含有されて
いる水分濃度及び酸素ガス濃度もしくは水素ガス濃度を
算出するよう予め設定された演算処理を行う演算処理部
とからなる算出手段を具備して構成される。上記演算処
理部では、ゼロガスと比較した水分量から、試料ガス中
の水分濃度及び目的の酸素ガス濃度もしくは水素ガス濃
度が換算される。詳しくは後述する実施例の記載が参照
される。なお制御部にはこの演算結果を表示/プリント
アウトする表示部が設けられていてもよい。
この発明はまたさらに、前記分析装置において、ゼロ
ガス供給流路からの酸化流路の分岐構成を、試料ガス供
給部とガス精製器との間の流路で行うよう構成すること
により、還元雰囲気中の水分を該雰囲気中に含有される
水素ガスもしくは酸素ガスに由来して生成する水分と併
せて測定しうる水分計として構成されるものであっても
よい。なおこのときも、上記ゼロガス供給流路及び酸化
流路には、水晶発振式湿度センサに流れる試料ガスの流
量を常に一定に保持する必要から、マスフローコントロ
ーラを設けることが好ましい。
ガス供給流路からの酸化流路の分岐構成を、試料ガス供
給部とガス精製器との間の流路で行うよう構成すること
により、還元雰囲気中の水分を該雰囲気中に含有される
水素ガスもしくは酸素ガスに由来して生成する水分と併
せて測定しうる水分計として構成されるものであっても
よい。なおこのときも、上記ゼロガス供給流路及び酸化
流路には、水晶発振式湿度センサに流れる試料ガスの流
量を常に一定に保持する必要から、マスフローコントロ
ーラを設けることが好ましい。
(ホ)作用 この発明によれば、水素ガス及び酸素ガスからなる試
料ガスから、該試料ガス中の水分や炭化水素のような不
純物を予め除去したゼロガスと、このゼロガスを酸化条
件に付して得られるガスとを生成し、これらのガスを水
晶発振式湿度センサ内蔵測定セルに交互に切換導入した
場合、試料ガスにおける含有酸素ガスが含有水素ガスに
比べて微量なときは、この微量酸素ガスが全て上記酸化
条件に付したときの水素ガスを酸化する際に使用され
る。この結果ゼロガス供給流路からの試料ガス及び酸化
流路からの試料ガスのそれぞれの水分含量の差に基づい
て、試料ガスに含有される微量酸素ガス量が測定される
こととなる。
料ガスから、該試料ガス中の水分や炭化水素のような不
純物を予め除去したゼロガスと、このゼロガスを酸化条
件に付して得られるガスとを生成し、これらのガスを水
晶発振式湿度センサ内蔵測定セルに交互に切換導入した
場合、試料ガスにおける含有酸素ガスが含有水素ガスに
比べて微量なときは、この微量酸素ガスが全て上記酸化
条件に付したときの水素ガスを酸化する際に使用され
る。この結果ゼロガス供給流路からの試料ガス及び酸化
流路からの試料ガスのそれぞれの水分含量の差に基づい
て、試料ガスに含有される微量酸素ガス量が測定される
こととなる。
また上記試料ガスにおいて含有水素ガスが含有酸素ガ
スに比べて微量なときは、同様にして試料ガスに含有さ
れる微量水素ガス量が測定されることとなる。
スに比べて微量なときは、同様にして試料ガスに含有さ
れる微量水素ガス量が測定されることとなる。
またさらに、上記試料ガスを直接上記測定セルに切換
導入することにより、この試料ガスについての該測定セ
ルから得られる測定結果と上記と同様にして得られるゼ
ロガスについての測定結果との比較に基づいて、試料ガ
スに含有される水分含量も測定されることとなる。
導入することにより、この試料ガスについての該測定セ
ルから得られる測定結果と上記と同様にして得られるゼ
ロガスについての測定結果との比較に基づいて、試料ガ
スに含有される水分含量も測定されることとなる。
またこの発明によれば、ゼロガスが任意に測定セルに
切換導入されるので、該セルの復帰が早くなり、流路切
換手段による切換作動により、試料ガスを断続して測定
セルに導入することができ、連続測定がなされることと
なる。
切換導入されるので、該セルの復帰が早くなり、流路切
換手段による切換作動により、試料ガスを断続して測定
セルに導入することができ、連続測定がなされることと
なる。
以下実施例によりこの発明を詳細に説明するが、これ
によりこの発明は限定されるものではない。
によりこの発明は限定されるものではない。
(ヘ)実施例 第1図はこの発明のガス分析装置の一実施例の構成説
明図、第2図はこの発明の他の実施例の構成説明図、第
3図はこの発明のさらに他の実施例の構成説明図であ
る。
明図、第2図はこの発明の他の実施例の構成説明図、第
3図はこの発明のさらに他の実施例の構成説明図であ
る。
実施例1 第1図に示すガス分析装置(1)は、ことに測定対象
が微量酸素計または微量水素計として好適なものであ
る。このガス分析装置(1)は、試料ガス供給部(2)
からガス精製器(3)及びマスフローコントローラ
(4)をへて流路切換手段(5)に接続されるゼロガス
供給流路(a)と、該ゼロガス供給流路(a)のガス精
製器(3)とマスフローコントローラ(4)との間で分
岐され、酸化部(6)及びマスフローコントローラ(4
1)を介して流路切換手段(5)に接続される酸化流路
(b)と、上記流路切換手段(5)から水晶発振式湿度
センサ(7)内蔵水分測定セル(8)に接続される測定
流路(c)と、この分析装置(1)を予め設定されたタ
イミングで駆動・測定制御する制御部(9)とから主と
して構成されている。
が微量酸素計または微量水素計として好適なものであ
る。このガス分析装置(1)は、試料ガス供給部(2)
からガス精製器(3)及びマスフローコントローラ
(4)をへて流路切換手段(5)に接続されるゼロガス
供給流路(a)と、該ゼロガス供給流路(a)のガス精
製器(3)とマスフローコントローラ(4)との間で分
岐され、酸化部(6)及びマスフローコントローラ(4
1)を介して流路切換手段(5)に接続される酸化流路
(b)と、上記流路切換手段(5)から水晶発振式湿度
センサ(7)内蔵水分測定セル(8)に接続される測定
流路(c)と、この分析装置(1)を予め設定されたタ
イミングで駆動・測定制御する制御部(9)とから主と
して構成されている。
上記ガス精製器(3)は、試料ガス中の水分及び炭化
水素成分を吸着除去する吸収剤を充填したカラムで構成
されている。上記吸収剤としてはモレキュラーシーブス
13Xが使用されている。
水素成分を吸着除去する吸収剤を充填したカラムで構成
されている。上記吸収剤としてはモレキュラーシーブス
13Xが使用されている。
上記流路切換手段(5)としては、三方電磁弁が使用
されている。
されている。
上記酸化部(6)としては、触媒式燃焼炉が使用され
ており、触媒としては白金が用いられており、約550℃
に加熱されている。
ており、触媒としては白金が用いられており、約550℃
に加熱されている。
制御部(9)は、CPU(91)と、該CPUに接続される記
憶部(92)、比較演算処理部(93)、クロック(94)か
ら構成されており、上記流路切換手段(5)の切換駆動
及び測定セル(8)での測定を予め設定されたシークエ
ンスに従って作動し、得られる信号出力値を、予め設定
された検量線から対応する濃度値として出力する処理が
行われる。
憶部(92)、比較演算処理部(93)、クロック(94)か
ら構成されており、上記流路切換手段(5)の切換駆動
及び測定セル(8)での測定を予め設定されたシークエ
ンスに従って作動し、得られる信号出力値を、予め設定
された検量線から対応する濃度値として出力する処理が
行われる。
上記のごとく構成されたガス分析装置(1)の作動に
ついて説明する。
ついて説明する。
i)まず、該装置が酸素計として機能する場合について
説明する。この場合試料ガス供給部(2)には、例えば
メッキ熔融炉に用いられている還元雰囲気(H2及びN2)
のごとき多量の水素ガスと極く微量の酸素ガスとを含有
するものが用いられる。
説明する。この場合試料ガス供給部(2)には、例えば
メッキ熔融炉に用いられている還元雰囲気(H2及びN2)
のごとき多量の水素ガスと極く微量の酸素ガスとを含有
するものが用いられる。
上記還元雰囲気をゼロガス供給流路(a)に供給する
と共に、流路切換手段(5)を所定の間隔で切換える
と、該供給流路(a)に供給された上記還元雰囲気は、
ガス精製器(3)において該雰囲気中に含有されている
水分及び炭化水素成分が除去され、ゼロガスとされる。
次いでこのゼロガスは該供給流路(a)の分岐部(イ)
で分岐され、一方はこのまま該供給流路(a)を移送さ
れ、他方は酸化流路(b)を移送されて、流路切換手段
(5)により所定時間間隔で交互に測定流路に導入され
る。上記酸化流路(b)を移送される精製ガスは、該酸
化流路(b)の酸化部で加熱された白金触媒と接触する
が、このとき該精製ガス中に含有されている微量酸素ガ
スは、共存する多量の水素ガスと反応して完全に水蒸気
に変換されウエットガスとなる。
と共に、流路切換手段(5)を所定の間隔で切換える
と、該供給流路(a)に供給された上記還元雰囲気は、
ガス精製器(3)において該雰囲気中に含有されている
水分及び炭化水素成分が除去され、ゼロガスとされる。
次いでこのゼロガスは該供給流路(a)の分岐部(イ)
で分岐され、一方はこのまま該供給流路(a)を移送さ
れ、他方は酸化流路(b)を移送されて、流路切換手段
(5)により所定時間間隔で交互に測定流路に導入され
る。上記酸化流路(b)を移送される精製ガスは、該酸
化流路(b)の酸化部で加熱された白金触媒と接触する
が、このとき該精製ガス中に含有されている微量酸素ガ
スは、共存する多量の水素ガスと反応して完全に水蒸気
に変換されウエットガスとなる。
上記流路切換手段(5)の切換作動によって供給流路
(a)からゼロガスと測定流路(b)からのウエットガ
スとがそれぞれ一定量で測定セル(8)に導入され、こ
れらのガスの各水分量に基づく水晶発振式湿度センサ
(7)からの各出力値が制御部(9)で記憶され、次い
でこれらの出力値差に基づいて演算処理されて、水分濃
度が出力される。
(a)からゼロガスと測定流路(b)からのウエットガ
スとがそれぞれ一定量で測定セル(8)に導入され、こ
れらのガスの各水分量に基づく水晶発振式湿度センサ
(7)からの各出力値が制御部(9)で記憶され、次い
でこれらの出力値差に基づいて演算処理されて、水分濃
度が出力される。
上記出力される水分濃度は、上記ウエットガスにおけ
る水分濃度であるが、この水分は試料ガス供給部に供さ
れた元の還元雰囲気に含有されていた酸素ガスに由来す
るものである。従って次式: H2+1/2O2→H2O なる関係式を媒介として、上記水分濃度が酸素ガス濃度
に演算(すなわち1/2換算)されて出力されることとな
る。
る水分濃度であるが、この水分は試料ガス供給部に供さ
れた元の還元雰囲気に含有されていた酸素ガスに由来す
るものである。従って次式: H2+1/2O2→H2O なる関係式を媒介として、上記水分濃度が酸素ガス濃度
に演算(すなわち1/2換算)されて出力されることとな
る。
なお、この分析装置を較正するには、既知濃度の水素
ガスと空気の混合ガスを供給すれば、酸化流路で水分が
発生し、この発生水分によって較正ができることとな
る。
ガスと空気の混合ガスを供給すれば、酸化流路で水分が
発生し、この発生水分によって較正ができることとな
る。
ii)上記分析装置(1)が微量水素計として機能する場
合、試料ガスが下記するものを測定対象とする以外は上
記微量酸素計の場合と原理的に同様であるので作動の詳
細については省略する。すなわち試料ガス供給部(2)
には、極く微量の水素ガスと多量の酸素ガスとを含有す
る雰囲気が用いられる。これは純ガス中に不純物として
水素ガスを含有する場合が挙げられるが、酸素ガスを含
有しない雰囲気に対しては、酸素ガスまたは空気を一定
量混合させ、同様に測定した後この希釈分を補正すれば
よい。
合、試料ガスが下記するものを測定対象とする以外は上
記微量酸素計の場合と原理的に同様であるので作動の詳
細については省略する。すなわち試料ガス供給部(2)
には、極く微量の水素ガスと多量の酸素ガスとを含有す
る雰囲気が用いられる。これは純ガス中に不純物として
水素ガスを含有する場合が挙げられるが、酸素ガスを含
有しない雰囲気に対しては、酸素ガスまたは空気を一定
量混合させ、同様に測定した後この希釈分を補正すれば
よい。
上記と同様の切換作動により、ゼロガス供給流路
(a)のガス精製器(3)を通過して精製されたゼロガ
スと、酸化流路(b)の酸化部(6)を通過して生成さ
れたウエットガスとのそれぞれの水分に対応して測定セ
ル(8)の水晶発振式湿度センサ(7)から出力される
出力値の差に基づいて、制御部(9)から水分濃度が出
力される。この水分濃度はすなわち、上記試料ガス供給
部に供された雰囲気に含有されていた水素ガスのみに由
来するものである。従って次式:H2+1/2O2→H2O なる関係式を媒介として、上記水分濃度がそのまま水素
ガス濃度として(すなわち1:1モル比から)出力される
こととなる。
(a)のガス精製器(3)を通過して精製されたゼロガ
スと、酸化流路(b)の酸化部(6)を通過して生成さ
れたウエットガスとのそれぞれの水分に対応して測定セ
ル(8)の水晶発振式湿度センサ(7)から出力される
出力値の差に基づいて、制御部(9)から水分濃度が出
力される。この水分濃度はすなわち、上記試料ガス供給
部に供された雰囲気に含有されていた水素ガスのみに由
来するものである。従って次式:H2+1/2O2→H2O なる関係式を媒介として、上記水分濃度がそのまま水素
ガス濃度として(すなわち1:1モル比から)出力される
こととなる。
なお、この分析装置の較正についても上記と同様に行
うことができる。
うことができる。
実施例2 次にこの発明のガス分析装置であって、水分と、酸素
ガスもしくは水素ガスとが測定可能なガス分析装置の一
実施例について、第2図に示す構成説明図により説明す
る。
ガスもしくは水素ガスとが測定可能なガス分析装置の一
実施例について、第2図に示す構成説明図により説明す
る。
該図におけるガス分析装置(10)の基本的構成は上記
実施例1と同様であるので、実施例1と同一の構成につ
いては同番号で示しており、従ってこれらの説明は省略
し実施例1と異なる構成部について説明する。すなわ
ち、実施例1の装置にさらにゼロガス供給流路(a)の
ガス精製器(3)の前段で分岐してマスフローコントロ
ーラ(42)をへて直接流路切換手段(51)に接続される
試料ガス供給流路(d)が付設されており、上記流路切
換手段(51)には、ゼロガス供給流路(a)、酸化流路
(b)、試料ガス供給流路(d)のいずれかを任意に測
定流路(c)に切換接続できるものが使用されており、
具体的には三方電磁弁が3個用いられている。この部分
の構成の一例を第4図に示す。該図において(v1),
(v2),(v3)は三方電磁弁、(e)はバイパス流路を
示す。また制御部(9)には、上記流路切換手段(51)
の切換えのシークエンスプログラム、該切換えシークエ
ンスに対応して出力される出力値を演算処理する演算プ
ログラム、濃度換算のための検量線等が予め設定されて
いる。
実施例1と同様であるので、実施例1と同一の構成につ
いては同番号で示しており、従ってこれらの説明は省略
し実施例1と異なる構成部について説明する。すなわ
ち、実施例1の装置にさらにゼロガス供給流路(a)の
ガス精製器(3)の前段で分岐してマスフローコントロ
ーラ(42)をへて直接流路切換手段(51)に接続される
試料ガス供給流路(d)が付設されており、上記流路切
換手段(51)には、ゼロガス供給流路(a)、酸化流路
(b)、試料ガス供給流路(d)のいずれかを任意に測
定流路(c)に切換接続できるものが使用されており、
具体的には三方電磁弁が3個用いられている。この部分
の構成の一例を第4図に示す。該図において(v1),
(v2),(v3)は三方電磁弁、(e)はバイパス流路を
示す。また制御部(9)には、上記流路切換手段(51)
の切換えのシークエンスプログラム、該切換えシークエ
ンスに対応して出力される出力値を演算処理する演算プ
ログラム、濃度換算のための検量線等が予め設定されて
いる。
次に、上記ガス分析装置(10)により水分及び酸素濃
度を測定する場合の作動について説明する。この場合試
料ガス供給部(2)には、例えばメッキ熔融炉に用いら
れている還元雰囲気(H2及びN2)のごとき多量の水素ガ
スと極く微量の水分及び酸素ガスとを含有するものが用
いられる。
度を測定する場合の作動について説明する。この場合試
料ガス供給部(2)には、例えばメッキ熔融炉に用いら
れている還元雰囲気(H2及びN2)のごとき多量の水素ガ
スと極く微量の水分及び酸素ガスとを含有するものが用
いられる。
試料ガス供給部(2)に供された上記還元雰囲気は、
ゼロガス供給流路(a)の分岐部(ロ)で分岐されその
まま未処理で移送される試料ガスと、ゼロガス供給流路
(a)のガス精製器(3)において該雰囲気中に含有さ
れている水分及び炭化水素成分が除去されて移送される
ゼロガスと、該供給流路(a)のガス精製器(3)後段
の分岐部(イ)で分岐され、酸化流路(b)の酸化部
(6)で該ゼロガスに含有されている未反応酸素ガスか
ら変換された水蒸気を含有するウエットガスとの3種の
ガスが、予め設定されたシークエンスプログラムに従っ
て作動される流路切換手段(51)の切換作動により交互
に一定量で測定セル(8)に導入される。これらのガス
の各水分量に基づく水晶発振式湿度センサ(7)からの
各出力値が制御部(9)で記憶される。ここでゼロガス
と試料ガスとの出力差に基づいて演算処理されることに
より、試料ガス中の水分濃度が出力されることとなり、
一方ゼロガスとウエットガスとの出力値差に基づいて演
算処理されることにより、酸素ガス濃度が出力される。
なお、この酸素ガス濃度については上記実施例1と同様
の換算を経て出力される。
ゼロガス供給流路(a)の分岐部(ロ)で分岐されその
まま未処理で移送される試料ガスと、ゼロガス供給流路
(a)のガス精製器(3)において該雰囲気中に含有さ
れている水分及び炭化水素成分が除去されて移送される
ゼロガスと、該供給流路(a)のガス精製器(3)後段
の分岐部(イ)で分岐され、酸化流路(b)の酸化部
(6)で該ゼロガスに含有されている未反応酸素ガスか
ら変換された水蒸気を含有するウエットガスとの3種の
ガスが、予め設定されたシークエンスプログラムに従っ
て作動される流路切換手段(51)の切換作動により交互
に一定量で測定セル(8)に導入される。これらのガス
の各水分量に基づく水晶発振式湿度センサ(7)からの
各出力値が制御部(9)で記憶される。ここでゼロガス
と試料ガスとの出力差に基づいて演算処理されることに
より、試料ガス中の水分濃度が出力されることとなり、
一方ゼロガスとウエットガスとの出力値差に基づいて演
算処理されることにより、酸素ガス濃度が出力される。
なお、この酸素ガス濃度については上記実施例1と同様
の換算を経て出力される。
実施例3 次にこの発明のガス分析装置の他の構成例について第
3図の構成説明図に基づいて説明する。なおこの構成例
においても実施例1と同番号のものは同様の構成である
ことを示す。該図においてガス分析装置(20)は、試料
ガス供給部(2)からガス精製器(3)及びマスフロー
コントローラ(4)をへて流路切換手段(5)に接続さ
れるゼロガス供給流路(a)と、ゼロガス供給流路
(a)のガス精製器(3)の前段で分岐され、酸化部
(6)及びマスフローコントローラ(43)を介して流路
切換手段(5)に接続される酸化流路(b′)と、上記
流路切換手段(5)から水晶発振式湿度センサ(7)内
蔵水分測定セル(8)に接続される測定流路(c)と、
この分析装置(20)の駆動・測定を制御する制御部
(9)とから主として構成されている。該制御部(9)
には、上記流路切換手段(5)の切換えのシークエンス
プログラム、該切換えシークエンスに対応して出力され
る出力値を演算処理する演算プログラム、濃度演算のた
めの検量線等が予め設定されている。
3図の構成説明図に基づいて説明する。なおこの構成例
においても実施例1と同番号のものは同様の構成である
ことを示す。該図においてガス分析装置(20)は、試料
ガス供給部(2)からガス精製器(3)及びマスフロー
コントローラ(4)をへて流路切換手段(5)に接続さ
れるゼロガス供給流路(a)と、ゼロガス供給流路
(a)のガス精製器(3)の前段で分岐され、酸化部
(6)及びマスフローコントローラ(43)を介して流路
切換手段(5)に接続される酸化流路(b′)と、上記
流路切換手段(5)から水晶発振式湿度センサ(7)内
蔵水分測定セル(8)に接続される測定流路(c)と、
この分析装置(20)の駆動・測定を制御する制御部
(9)とから主として構成されている。該制御部(9)
には、上記流路切換手段(5)の切換えのシークエンス
プログラム、該切換えシークエンスに対応して出力され
る出力値を演算処理する演算プログラム、濃度演算のた
めの検量線等が予め設定されている。
次に、上記ガス分析装置(20)により水分及び酸素濃
度を測定する場合の作動について説明する。この場合試
料ガス供給部(2)には、例えばメッキ熔融炉に用いら
れている還元雰囲気(H2及びN2)のごとき多量の水素ガ
スと極く微量の水分及び酸素ガスとを含有するものが用
いられる。
度を測定する場合の作動について説明する。この場合試
料ガス供給部(2)には、例えばメッキ熔融炉に用いら
れている還元雰囲気(H2及びN2)のごとき多量の水素ガ
スと極く微量の水分及び酸素ガスとを含有するものが用
いられる。
試料ガス供給部(2)に供された上記還元雰囲気は、
ゼロガス供給流路(a)を移送され該供給流路のガス精
製器(3)を経ることにより該雰囲気中に含有されてい
る水分及び炭化水素成分が除去されたゼロガスと、上記
ゼロガス供給流路(a)の分岐部(ハ)で分岐され、酸
化流路(b)の酸化部(6)通過により上記還元雰囲気
の未反応酸素ガスから変換された水分及び元の雰囲気中
に含有されていた水分とを含有するウエットガスとの2
種のガスが、予め設定されたシークエンスプログラムに
従って作動される流路切換手段(5)の切換作動により
交互に一定量で測定セル(8)に導入される。これらの
ガスの各水分量に基づく水晶発振式湿度センサ(7)か
らの各出力値が制御部(9)で記憶される。ここでゼロ
ガスと試料ガスとの出力差に基づいて演算処理されるこ
とにより、試料ガス(上記還元雰囲気)中の水分濃度が
出力されることとなる。但しこの場合測定される水分濃
度は、還元雰囲気中に含有される水分のみならず同時に
含有される未反応酸素ガスに基づいて発生しうる水分ま
でを含めた水分濃度である。すなわちこのガス分析装置
によれば、試料ガスが発生しうる全水分量について測定
できることとなる。
ゼロガス供給流路(a)を移送され該供給流路のガス精
製器(3)を経ることにより該雰囲気中に含有されてい
る水分及び炭化水素成分が除去されたゼロガスと、上記
ゼロガス供給流路(a)の分岐部(ハ)で分岐され、酸
化流路(b)の酸化部(6)通過により上記還元雰囲気
の未反応酸素ガスから変換された水分及び元の雰囲気中
に含有されていた水分とを含有するウエットガスとの2
種のガスが、予め設定されたシークエンスプログラムに
従って作動される流路切換手段(5)の切換作動により
交互に一定量で測定セル(8)に導入される。これらの
ガスの各水分量に基づく水晶発振式湿度センサ(7)か
らの各出力値が制御部(9)で記憶される。ここでゼロ
ガスと試料ガスとの出力差に基づいて演算処理されるこ
とにより、試料ガス(上記還元雰囲気)中の水分濃度が
出力されることとなる。但しこの場合測定される水分濃
度は、還元雰囲気中に含有される水分のみならず同時に
含有される未反応酸素ガスに基づいて発生しうる水分ま
でを含めた水分濃度である。すなわちこのガス分析装置
によれば、試料ガスが発生しうる全水分量について測定
できることとなる。
(ト)発明の効果 この発明によれば、水素ガスと酸素ガスとが共存する
試料ガス中に含有される水分、水素ガス、酸素ガスを測
定することができ、さらにこれらのガスの連続測定が可
能である。還元雰囲気中の微量酸素ガスを正確に測定す
ることができる。寿命、安定性共に良好なガス分析装置
を提供することができる。
試料ガス中に含有される水分、水素ガス、酸素ガスを測
定することができ、さらにこれらのガスの連続測定が可
能である。還元雰囲気中の微量酸素ガスを正確に測定す
ることができる。寿命、安定性共に良好なガス分析装置
を提供することができる。
第1図はこの発明のガス分析装置の一実施例の構成説明
図、第2図はこの発明の他の実施例の構成説明図、第3
図はこの発明のさらに他の実施例の構成説明図、第4図
は第2図における流路切換手段の一例の構成説明図であ
る。 (2)……試料ガス供給部、(3)……ガス精製器、
(4)、(41)、(42)、(43)……マスフローコント
ローラ、(5)、(51)……流路切換手段、(6)……
酸化部、(7)……水晶発振式湿度センサ、(8)……
測定セル、(9)……制御部、(91)……CPU、(92)
……記憶部、(93)……比較演算処理部、(94)……ク
ロック、(a)……ゼロガス供給流路、(b)……酸化
流路、(c)……測定流路、(d)……試料ガス供給流
路。
図、第2図はこの発明の他の実施例の構成説明図、第3
図はこの発明のさらに他の実施例の構成説明図、第4図
は第2図における流路切換手段の一例の構成説明図であ
る。 (2)……試料ガス供給部、(3)……ガス精製器、
(4)、(41)、(42)、(43)……マスフローコント
ローラ、(5)、(51)……流路切換手段、(6)……
酸化部、(7)……水晶発振式湿度センサ、(8)……
測定セル、(9)……制御部、(91)……CPU、(92)
……記憶部、(93)……比較演算処理部、(94)……ク
ロック、(a)……ゼロガス供給流路、(b)……酸化
流路、(c)……測定流路、(d)……試料ガス供給流
路。
Claims (3)
- 【請求項1】(a)水素ガス及び酸素ガスからなる試料
ガスの供給部から、試料ガス中の水分や炭化水素のよう
な不純物を除去するガス精製器を介して流路切換手段に
接続されるゼロガス供給流路と、 (b)上記ガス精製器により精製された試料ガスを酸化
部を介して上記流路切換手段に接続される酸化流路と、 (c)上記流路切換手段から水晶発振式湿度センサ内蔵
水分測定セルに接続される測定流路とを備え、 ゼロガス供給流路と酸化流路とを測定流路に切換接続す
る旨を指示する指示手段と、ゼロガス供給流路からの試
料ガス及び酸化流路からの試料ガスのそれぞれの水分含
量から、試料ガス中の酸素ガス濃度又は水素ガス濃度を
算出する算出手段とからなる制御部を具備してなるガス
分析装置。 - 【請求項2】請求項1のガス分析装置にさらに、試料ガ
ス供給部から流路切換手段に接続される試料ガス供給流
路を備えてなり、かつ制御部が、上記測定流路にゼロガ
ス供給流路、酸化流路および上記試料ガス供給流路のい
ずれかを任意に切換接続する旨を指示する指示手段と、
ゼロガス供給流路からの試料ガス及び試料ガス供給流路
からの試料ガスのそれぞれの水分含量から試料ガス中の
水分濃度を算出する算出手段をも備えてなるガス分析装
置。 - 【請求項3】(a)水素ガスおよび酸素ガスからなる試
料ガスの供給部から、試料ガス中の水分や炭化水素のよ
うな不純物を除去するガス精製器を介して流路切換手段
に接続されるゼロガス供給流路と、 (b)上記試料ガスの供給部から酸化部を介して上記流
路切換手段に接続される酸化流路と、 (c)上記流路切換手段から水晶発振式湿度センサ内蔵
水分測定セルに接続される測定流路とを備え、 ゼロガス供給流路と酸化流路とを測定流路に切換接続す
る旨を指示する指示手段と、ゼロガス供給流路からの試
料ガス及び酸化流路からの試料ガスそれぞれの水分含量
から、試料ガス中に含有される水分及び酸素ガスもしく
は水素ガスに由来する水分に基づく水分濃度を算出する
算出手段とからなる制御部を具備してなるガス分析装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3567189A JP2712486B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | ガス分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3567189A JP2712486B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | ガス分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213741A JPH02213741A (ja) | 1990-08-24 |
| JP2712486B2 true JP2712486B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=12448341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3567189A Expired - Lifetime JP2712486B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | ガス分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712486B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4183281B2 (ja) * | 1996-10-22 | 2008-11-19 | ハッチ ウルトラ アナリティクス ジニーヴァ ソシエテ アノニム | 可燃性モニタおよび監視方法 |
| WO2013005332A1 (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-10 | 三菱重工業株式会社 | 水素濃度計測装置及び水素濃度計測方法 |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP3567189A patent/JP2712486B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02213741A (ja) | 1990-08-24 |
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