JP4756343B2 - 磁気式酸素計 - Google Patents
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Description
磁気式酸素計の従来技術としては下記の文献が知られている。
図2(A)は、酸素を含むガス中に磁界を発生させる手段を配置したときの酸素分子と磁界の関係を示したものである。
ここで、酸素分子に働くX軸方向の力Fは次式により表わすことができる。
F=χ・(∂H/∂X)・H
χ;酸素の磁化率
∂H/∂X;磁界の変化率
上述のように、従来の磁気式差酸素計では流量センサ2aおよび2bの流量信号から、両者の差分流量を演算することにより、磁気圧変化すなわち酸素濃度を検出する仕組みとなっている。
即ち、計測する酸素濃度が高くなると、補助ガスの磁場を印加した側の出口の圧力が上昇するため入り口である分岐点の圧力に接近する。その結果、差圧がゼロに近づき、流量はゼロに接近する。一方、比較側の流量は変化しない。
図において、磁場印加側の流量が停止するのは、磁場印加による酸素凝集圧PO2が、補助ガス分岐路点Pの圧力P1に等しくなるポイントとなる。これ以上の酸素濃度では、酸素凝集圧PO2が上昇するものの、補助ガス分岐点Pの圧力が変わらない以上、補助ガスは流れずこれ以上の信号を得ることは出来ない。
この特性は、酸素濃度に対応した磁気圧を圧力として計測するのでなく、補助ガスの流量に換算することに起因している。
測定ガスが2方向に分流して流れる流路が形成されたリングセルと、前記2つの測定ガス流路に連通して形成された補助ガス導入管と、該補助ガス導入管の中央付近に形成された補助ガス分岐点と、該補助ガス分岐点が形成された部分を跨ぎ両端が前記補助ガス導入管に連通して形成された圧力バランス検出流路と、前記測定ガス流路と補助ガス導入管の一方の合流点に配置された磁気印加手段と、前記補助ガス導入管と測定ガス流路の他方の合流点と前記圧力バランス検出流路と前記補助ガス導入管の合流点の間に配置された可変絞り、を具備したことを特徴とする。
前記圧力バランス検出流路内に流量センサを配置したことを特徴とする。
請求項3においては、請求項1又は2に記載の磁気圧式酸素濃度計において、
前記可変絞りの絞り弁を前記流量センサの出力に関連して変化させる絞り弁駆動手段を設けたことを特徴とする。
2)酸素により発生した圧力を直接検出する方式なので、補助ガスの流通路中の流れ特性
(温度、粘性など)の影響を原理的に受けない。
という磁気式酸素計を実現することができる。
従来例と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。
図1において、10は圧力バランス検出流路であり、補助ガス分岐点8の部分を跨ぎ両
端が補助ガス導入管4に連通して形成されている。17および18は圧力バランス検出流
路の両端付近に形成された、圧力を保持するための固定絞りである。
ここで、測定ガス中に酸素が含有されている場合、磁場印加側の磁界に吸い寄せられた酸素分子の凝集圧が発生し、その結果、磁場印加側の第1補助ガス流路4aの補助ガスの流れが減少する。
流量センサ11が流れを検出すると、その流量信号が増幅器12で増幅され、絞り弁駆動回路14はその信号に関連して流量をゼロ化するように絞り弁13に対して駆動信号を出力する。
図3において、12a,12bは増幅器で、それぞれ流量センサ2a及び2bからの出力を増幅する。これらの増幅器からの出力信号は差演算手段18に出力され、その差が演算される。その出力信号は絞り弁駆動回路14に出力され、絞り弁駆動回路14はその信号に関連して流量をゼロ化するように絞り弁13に対して駆動信号を出力する。
大気には約21%の酸素が含まれているため、大気を補助ガスとして用いる場合、図1の構成においては、サンプルガスとして大気が流入したときに流量センサ11がゼロ信号を発信する。
その理由は磁界を印加した領域において、補助ガス側およびサンプルガス側の酸素凝集圧が等しくなるため、ここには磁界による圧力上昇が発生しないためである。
1a 測定ガス流路
1b 測定ガス導入口
1c 測定ガス導出口
2,11 流量センサ
4 補助ガス流路
4a 第1補助ガス流路
4b 第2補助ガス流路
11 補助ガス導入口
12 増幅器
13 可変絞り弁
14 絞り弁駆動回路
15,16,17 固定絞り
18 差演算手段
Claims (5)
- 測定ガスが2方向に分流して流れる流路が形成されたリングセルと、前記2つの測定ガス流路に連通して形成された補助ガス導入管と、該補助ガス導入管の中央付近に形成された補助ガス分岐点と、該補助ガス分岐点が形成された部分を跨ぎ両端が前記補助ガス導入管に連通して形成された圧力バランス検出流路と、前記測定ガス流路と補助ガス導入管の一方の合流点に配置された磁気印加手段と、前記補助ガス導入管と測定ガス流路の他方の合流点と前記圧力バランス検出流路と前記補助ガス導入管の合流点の間に配置された可変絞り、を具備したことを特徴とする磁気圧式酸素濃度計。
- 前記圧力バランス検出流路内に流量センサを配置したことを特徴とする請求項1記載の
磁気圧式酸素濃度計。 - 前記可変絞りの絞り弁を前記流量センサの出力に関連して変化させる絞り弁駆動手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気圧式酸素濃度計。
- 測定ガスが2方向に分流して流れる流路が形成されたリングセルと、前記2つの測定ガス流路に連通して形成された補助ガス導入管と、該補助ガス導入管の中央付近に形成された補助ガス分岐点と、該分岐点を挟んで補助ガス導入管に形成された2つの流量センサと、前記測定ガス流路と補助ガス導入管の一方の合流点に配置された磁気印加手段と、前記補助ガス導入管と測定ガス流路の他方の合流点と前記圧力バランス検出流路と前記補助ガス導入管の合流点の間に配置された可変絞り、を具備したことを特徴とする磁気圧式酸素濃度計。
- 前記可変絞りの絞り弁を前記2つの流量センサの出力に関連して変化させる絞り弁駆動手段を設けたことを特徴とする請求項4に記載の磁気圧式酸素濃度計。
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2006039553A JP4756343B2 (ja) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | 磁気式酸素計 |
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