JP6255916B2 - 磁気式酸素分析計用センサユニット - Google Patents
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Description
図3(A)は、酸素を含むガス中に磁界を発生させる手段(磁石)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。図3(B)に示すように、磁界が強く、且つその強さが変化しているところ(不均一の磁界になっている磁極の端部)に酸素を引き付ける力が作用し、磁極の端部で右向きの力と左向きの力が押し合ってバランスし、酸素分子は磁界の影響を受けて引き付けられ、磁界(磁石のギャップ)内へ移動する。これにより、図3(C)に示すように、磁界内では、引き付けられた酸素の圧力(濃度)が磁界の外と比較して高くなる。
また、バイパス流路11の中間位置に流量センサ12が配置され、この流量センサ12に検出回路2が接続している。検出回路2は、流量センサ12の信号を受信して増幅することで、測定ガスに含まれている酸素濃度を検出する。
上述した磁気式酸素分析計は、第1補助ガス流入口6から流量センサ12までの補助ガス流路(第1補助ガス流路9及びバイパス流路11の一部)の流路体積と、第2補助ガス流入口7から流量センサ12までの補助ガス流路(第2補助ガス流路10及びバイパス流路11の一部)の流路体積とが一致するように製造すると、補助ガスに脈動が発生せず、流量センサ12にはノイズ成分が入力しない。しかし、部品の加工精度を上げても、磁気式酸素分析計の加工上のバラツキや組立時の接着剤の塗布などにより、前述した第1補助ガス流入口6から流量センサ12までの補助ガス流路と、第2補助ガス流入口7から流量センサ12までの補助ガス流路との流路体積を一致させることは難しい。
測定外乱の影響を低減して酸素濃度の測定感度を上げる方法として、例えば、バイパス流路11に補正用の流量センサを配置し、補正用の流量センサの信号と、測定用の流量センサ12との信号を差動演算する方法がある。しかし、補正用の流量センサを新たに配置すると、コスト上昇の面で問題があるとともに、複雑な装置構成となるおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡便な装置構成として装置コストの低減化を図りながら測定ガス中の酸素濃度を高感度で測定することができる磁気式酸素分析計用センサユニットを提供することを目的としている。
また、本発明の一態様に係る磁気式酸素分析計用センサユニットは、前記流量センサから前記第1補助ガス流入口側の前記バイパス流路に、流路を拡大した第1バッファ流路を設け、前記流量センサから前記第2補助ガス流入口側の前記バイパス流路に、前記第1バッファ流路と同一体積の第2バッファ流路を設けることが好ましい。
また、本発明の一態様に係る磁気式酸素分析計用センサユニットは、前記第2流路体積調整装置が、前記ブロック体の外部から前記第2バイパス流路に連通している弁装着孔と、この弁装着孔に進退自在に装着され、前記バイパス流路の面積を拡縮する絞り弁と、を備えていることが好ましい。
本発明の一態様に係る磁気式酸素分析計用センサユニットによると、簡便な装置構成であり、測定ガス中の酸素濃度を高感度で測定することができる磁気式酸素分析計を容易に組み立てることができる。
また、本発明に係る磁気式酸素分析計用センサユニットによると、このセンサユニットを、磁気式酸素分析計を構成する他のユニットと接続することで、磁気式酸素分析計の組立て効率を大幅に向上させることができる。
図1は、本発明に係る一実施形態の磁気式酸素分析計を示すものであり、本実施形態のサンプルセル20は、第1補助ガス流路9及び第2補助ガス流路10に連通するバイパス流路21の中間位置に流量センサ12が配置され、この流量センサ12に検出回路2が接続されている。
このセンサユニットSUは、図1で示した第1補助ガス流路9及び第2補助ガス流路10などを形成している他のユニット(不図示)と接続することで磁気式酸素分析計を構成するものであり、ブロック体25に、バイパス流路21と、バイパス流路21に連通するセンサ配置スペース26とが形成されている。
これら第1バイパス流路21a及び第2バイパス流路21bは、略等しい流路体積で
第1バイパス流路21aの体積を調整する第1流路体積調整装置23は、第1バイパス流路21aの途中に連通して形成され、内周面に雌ねじが形成されている弁装着孔23aと、この弁装着孔23aの雌ねじに螺合する雄ねじが外周に形成され、先端がテーパ形状の絞り弁23bとを備え、弁装着孔23a内の絞り弁23bを前進させていくことで第1バイパス流路21aの面積を縮小し、弁装着孔23a内の絞り弁23bを後退させていくことで第1バイパス流路21aの面積を拡げる装置である。
この流量センサ12をブロック体25のセンサ配置スペース26に装着し、センサ配置スペース26の開口部を固定リング29で閉塞することで、センサ配置スペース26に、第1バイパス流路21aに連通する第1バッファ流路22aと、第2バイパス流路21bに連通する第2バッファ流路22bとが設けられた状態で、センサユニットSUが組み立てられる。
サンプルセル20の測定ガス導入口4から導入された測定ガスが測定ガス導出口5に向けて流れる。また、補助ガス供給流路8から供給された補助ガスは、第1補助ガス流路9及び第2補助ガス流路10に分流し、第1補助ガス流入口6及び第2補助ガス流入口7からサンプル流路3に流入し、測定ガスと合流して測定ガス導出口5に流れる。また、補助ガス供給流路8から第1補助ガス流路9及び第2補助ガス流路10に分流した補助ガスの一部は、第1補助ガス流路9に接続するバイパス流路11から流量センサ12に向けて流れるとともに、第2補助ガス流路10に接続するバイパス流路11から流量センサ12に向けて流れる。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
Claims (5)
- サンプル流路と、このサンプル流路の両端に形成された測定ガス入口及び測定ガス出口と、前記測定ガス出口側の前記サンプル流路に互いに対向して設けられた第1補助ガス流入口及び第2補助ガス流入口と、前記第1及び第2補助ガス流入口に接続された補助ガス流路と、前記第1補助ガス流入口側の前記補助ガス流路及び前記第2補助ガス流入口側の前記補助ガス流路を連通したバイパス流路と、このバイパス流路の途中に配置された流量センサと、を備え、前記補助ガス流路の中間位置から補助ガスを供給し、前記第1補助ガス流入口の近くの前記ンプル流路に磁界をかけることにより生じる前記バイパス流路の流量変化を前記流量センサで検出することによって、測定ガスに含まれる酸素濃度を演算する磁気式酸素分析計の前記流量センサを備えたユニットであって、
前記流量センサから前記第1補助ガス流入口までの前記補助ガスが流れる流路体積と、前記流量センサから前記第2補助ガス流入口までの前記補助ガスが流れる流路体積とを調整可能とする流路体積調整手段を備えているとともに、
前記第1補助ガス流入口側の前記補助ガス流路に接続する第1バイパス流路と、
前記第2補助ガス流入口側の前記補助ガス流路に接続する第2バイパス流路と、
これら第2バイパス流路及び第2バイパス流路に連通するセンサ配置スペースと、を有するブロック体を備え、
前記流量センサを前記センサ配置スペースに配置することで、前記バイパス流路の途中に前記流量センサを配置するとともに、
前記ブロック体に、前記第1バイパス流路の体積を調整する第1流路体積調整装置と、前記第2バイパス流路の体積を調整する第2流路体積調整装置とを装着してなることを特徴とする磁気式酸素分析計用センサユニット。 - 前記流量センサから前記第1補助ガス流入口側の前記バイパス流路に、流路を拡大した第1バッファ流路を設け、前記流量センサから前記第2補助ガス流入口側の前記バイパス流路に、前記第1バッファ流路と同一体積の第2バッファ流路を設けたことを特徴とする請求項1記載の磁気式酸素分析計用センサユニット。
- 前記第1流路体積調整装置は、前記ブロック体の外部から前記第1バイパス流路に連通している弁装着孔と、この弁装着孔に進退自在に装着され、前記バイパス流路の面積を拡縮する絞り弁と、を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気式酸素分析計用センサユニット。
- 前記第2流路体積調整装置は、前記ブロック体の外部から前記第2バイパス流路に連通している弁装着孔と、この弁装着孔に進退自在に装着され、前記バイパス流路の面積を拡縮する絞り弁と、を備えていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の磁気式酸素分析計用センサユニット。
- 前記流量センサを配置した前記センサ配置スペースに、前記第1バイパス流路に連通して流路を拡大する第1バッファ流路と、前記第2バイパス流路に連通する前記第1バッファ流路と同一体積の第2バッファ流路と、を設けたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の磁気式酸素分析計用センサユニット。
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