JP5369422B2 - 分析計 - Google Patents

Description

本発明は、被測定流体を測定流路に配置されたセンサに導入して分析を行う分析計に関するものである。

図２は従来の分析計の一例を示す図である。吸引ポンプ２で被測定流体が分析計１０内に引き入れられる。被測定流体は測定流路８に流入し、フィルタ４で不純物が除去された後にセンサ６に導入される。センサ６では分析に必要な測定が行われ、測定が修了した被測定流体は分析計１０外に排出される。

吸引ポンプ２は、分析計１０の応答速度を上げるために、センサ６の測定に必要な流量以上の流量を分析計１０内に引き入れる。そして、センサ６には測定に必要な流量１のみが導入され、余計な流量２は測定流路８から分岐したバイパス流路９を経由して分析計１０外に排出される。

センサ６に流入する被測定流体の流量を監視するため、センサ６後段に流量計７が配置されている。

センサ６に流入する流量が変化すると、センサ６の測定結果に影響を与えてしまう。そのため、流量１は常に一定である必要がある。そこで、流量１を一定に保つために、測定流路８に絞り５、バイパス流路９に絞り３を設け、これらの絞りの両方を調整する必要がある。

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しかしながら、従来の分析計では、構成部品に含まれている吸引ポンプ２の寿命により、分析計全体の寿命が短くなってしまうという問題があった。

構成部品の中では、吸引ポンプ２だけが稼動部を有している。そのため、部品寿命という観点から見ると、寿命が最も短いのは吸引ポンプ２となる。寿命が長いといわれる吸引ポンプであっても、１回／年はダイアフラムを交換する必要がある。そのため、分析計全体の製品寿命を１年以上に延ばすことができない。

本発明は、上記のような従来の分析計の欠点をなくし、寿命の長い分析計を実現することを目的としたものである。

上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、被測定流体を測定経路に配置されたセンサに導入して分析に必要な測定を行い、測定が終了した被測定流体を排出口から排出する分析計において、
前記測定流路の前記センサの前段から二股に分岐し前記センサの後段で合流するバイパス流路と、
このバイパス流路に設けられた絞りと、
前記測定流路と前記バイパス流路の合流点と前記センサとの間に配置されたキャピラリと、
前記排出口に取り付けられたエジェクタと、
を備え、
前記エジェクタにより前記センサの測定に必要な流量以上の被測定流量を分析計内に引き入れ、前記絞りと前記キャピラリにより引き入れられた被測定流体を前記バイパス流路と前記センサとに振り分けることを特徴とする。

請求項２では、請求項１に記載の分析計において、前記センサと前記キャピラリとの間に流量計が配置されたことを特徴とする。

このように、吸引ポンプを用いる代わりに、簡単な構造であるエジェクタ（Ejecter）を被測定流体の排出口に取り付けることにより、寿命の長い分析計を実現することができる。
また、一般にエジェクタは吸引ポンプよりも安価であるため、分析計のコストダウンを図ることができる。なお、エジェクタはアスピレータ（Aspirator）を利用してもよい。

エジェクタの吸引速度を調整することにより、センサへ供給する被測定流体の流量を調整することができる。

なお、配管閉塞等でセンサの前段に吸引抵抗が生じた場合、排出口にエジェクタを設けただけでは、センサの内圧が下がり、分析結果に誤差が生じる場合がある。
そこで、この誤差を軽減させるために、センサの後段にキャピラリを配置する。キャピラリで圧力抵抗を生じさせることにより、センサ内の圧力低下が低減され、分析結果の誤差を小さくすることができる。なお、流量計が設けられている場合には、流量計はセンサとキャピラリの間に設けるのがよい。

以下、図面を用いて本発明の分析計を説明する。

図１は本発明による分析計の一実施例を示す図である。図２の従来例と同じ構成要素には同じ符号を付す。

被測定流体の排出口にエジェクタ１０１が取り付けられている。

エジェクタは、真空発生器とも呼ばれ、流体を利用して減圧状態を作り出す器具である。エジェクタは３方口を持ったＴ字管となっている。Ｔ字の水平線にあたる管の中央部分は流路が細く形成され、ここから分岐してＴ字の垂直線にあたる管が付けられる。Ｔ字の水平線に当たる管に流体を流すと、流路の細くなった部分では流速が増し、圧力が下る。この減圧になった部分に周囲の気体が流れ込み、結果としてＴ字の垂直線にあたる管からガスを吸引することができる。

エジェクタ１０１のＴ字水平線にあたる管には流速の早い気体が供給される。気体は空気でよい。

エジェクタ１０１のＴ字垂直線にあたる管は、被測定流体の排出口に接続される。エジェクタ１０１は、排出口から被測定流体を吸引し、分析計１０外へ排出する。エジェクタ１０１による被測定流体の吸引によって、吸引口から被測定流体が分析計１０内に引き入れられる。被測定流体の排出口にエジェクタ１０１を設けたことにより、吸引ポンプを用いずに分析計を構成することができる。

エジェクタ１０１を用いることにより、フィルタ１，４や測定流路８が閉塞されない限り、連続的、永続的に被測定流体を吸引することができるようになる。その結果、分析計１０の寿命が吸引ポンプの寿命に左右されることがなくなり、分析計１０の寿命を延ばすことができる。また、エジェクタ１０１は吸引ポンプよりも安価であるため（１／１０程度）、分析計のコストダウンになる。

なお、フィルタの詰まりや配管閉塞等によってセンサ６の前段に吸引抵抗（圧力損失）が生じた場合、排出口にエジェクタ１０１を設けただけでは、センサ６の内圧が下がり、分析結果に誤差が生じる場合がある。

そこで、この誤差を軽減させるために、センサ６の後段にキャピラリ１００を配置する。キャピラリ１００で圧力抵抗を生じさせることにより、センサ６内の圧力低下が低減され、分析結果の誤差を小さくすることができる。なお、流量計７が設けられている場合には、流量計７はセンサ６とキャピラリ１００の間に設けるのがよい。

また、本発明では、フィルタ４とセンサ６の間の絞りを省略することができる。
従来例では、吸引ポンプによって被測定流体を分析計１０内に引き入れているため、測定流路８（特にセンサ６の前段部分）が高圧になるおそれがあった。そのため、センサ６前段には、センサ６の内圧を適切な範囲に抑えるための絞りが必要であった。これに対し、本発明では、エジェクタ１０１によって測定流路８が全体として負圧で駆動されるため、センサ６の前段に絞りを設ける必要がなくなる。

エジェクタ１０１のＴ字水平線にあたる管に流す気体の流量は、センサ６に流すべき被測定流体の量に応じて調整する。エジェクタ１０１のＴ字水平線にあたる管に流す気体の量を多くすると、エジェクタ１０１の吸引量が多くなり、分析計１０外へ排出される被測定流体の量が多くなる。エジェクタ１０１のＴ字水平線にあたる管に流す気体の量を減らすと、エジェクタ１０１の吸引量が少なくなり、分析計１０外へ排出される被測定流体の量が少なくなる。エジェクタ１０１に流す気体の流量を調整して被測定流体の排出量を制御することにより、センサ６に流れる被測定流体の量を調整する。

本実施例の分析計における被測定流体の流量の例を示す。エジェクタ１０１のＴ字水平線にあたる管に８Ｌ／ｍｉｎの空気を流すと、吸引口から分析計１０内に引き入れられる被測定流体の量は０．６Ｌ／ｍｉｎとなる。引き入れられた被測定流体は、キャピラリ１００と絞り３により、バイパス流路９に０．４Ｌ／ｍｉｎ（流量２）、センサ６に０．２Ｌ／ｍｉｎ（流量１）となるように振り分けられる。

なお、本実施例ではエジェクタ１０１を用いたが、エジェクタの代わりにアスピレータを用いてもよい。

本発明は、水素計や酸素計、赤外線ガス分析計など広くガス分析計全般に適用することができると考えられる。特に酸素計に関しては、ジルコニア式や磁気式、ガルバニ式のいずれにも適用できる。また、ポータブル酸素計の設計にも適すると考えられる。

図１は本発明による分析計の一実施例を示す図。 図２は従来の分析計の一例を示す図。

符号の説明

１０ 分析計
１ フィルタ
３ 絞り
４ フィルタ
６ センサ
７ 流量計
８ 測定流路
９ バイパス流路
１００ キャピラリ
１０１ エジェクタ

Claims (2)

1. 被測定流体を測定経路に配置されたセンサに導入して分析に必要な測定を行い、測定が終了した被測定流体を排出口から排出する分析計において、
   前記測定流路の前記センサの前段から二股に分岐し前記センサの後段で合流するバイパス流路と、
   このバイパス流路に設けられた絞りと、
   前記測定流路と前記バイパス流路の合流点と前記センサとの間に配置されたキャピラリと、
   前記排出口に取り付けられたエジェクタと、
   を備え、
   前記エジェクタにより前記センサの測定に必要な流量以上の被測定流量を分析計内に引き入れ、前記絞りと前記キャピラリにより引き入れられた被測定流体を前記バイパス流路と前記センサとに振り分けることを特徴とする分析計。
2. 前記センサと前記キャピラリとの間に流量計が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の分析計。

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