JPH01221646A

JPH01221646A - 水分計及び標準水分発生器

Info

Publication number: JPH01221646A
Application number: JP4729588A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tawara; 修田原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】くイ）産業上の利用分野この発明は、水分計及び標準水分発生器に関する。さら
に詳しくは、種々のガス中の水分量を測定するために用
いる水分較正器付水分計及び標準水分発生器に関する。

（ロ）従来の技術従来から、プロセスガス、排気ガス、ガスボンベ等の種
々のガス中の水分量の測定に、試料ガスと標準乾燥ガス
とを交互に水分測定セルに導入し、この際の出力差に基
づいて試料ガス中の水分を定Ｍする手法が行なわれてお
り、ことに微量水分の定量には、水晶発振子式水分セン
サを内蔵した水分測定セルを用いる手法が行なわれてい
る。そして、かかる水分センサの較正方法としては、含
有水分ｍが既知の標準ガスを発生させ、これを上記と同
様に標準乾燥ガスと交互に導入して行なう手法が一般に
行なわれている。

ここで水分量が既知の標準ガスを発生させる方法として
は、従来から水素・酸素燃焼法、飽和蒸気圧法、塩類飽
和水溶液法、拡散管法等が知られているが、これらは微
ｍの標準ガスが得られない点、ランニングコストが高く
なる点、操作が煩雑で時間がかかる点等のいずれかの点
から実用上充分満足できる方法ではない。これに対し水
分透過性材のチューブを水中に保持させ、この中に乾燥
ガス（Ｎ！ガス等）を流して標準ガスを発生させるいわ
ゆるパーミェーション法によれば、特別の操作を要せず
簡便に所望の標準ガスを連続的に発生できるため、有利
である。従ってかかるパーミェーション法による標準水
分発生器を、前記した試料ガス及び標準乾燥ガスを供給
できるガス流路系内に組込んだ水分計が最近用いられる
ようになっている。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかし、上記従来の水分計において検出器として用いら
れる水分測定セル中の水分センサは、必ずしも水分のみ
に感度を有するものではなく、水分と親和性のある干渉
ガス成分（例えば塩化水素、アンモニア、塩素、硫化水
素等）が試料ガス中に含まれると水分と同様に感応して
しまう。従って前記標準ガスで較正された水分センサに
よってかかる干渉ガス成分含有ガス中の水分定量換算を
行なうと大きなプラスの誤差が生じる不都合があった。

そのため、上記試料ガスと同じ干渉成分を含む標準ガス
で水分センサの較正が行なえるように、試料ガス供給部
から水分測定セルへのガス流路を分岐状とし、その一方
の流路に試料ガス中の水分のみを除くための除湿器及び
バーミエーションチューブ式の水分発生器をこの順に介
設して試料ガスをベースとした標準ガス供給流路（ガス
較正流路）を構成することも考えられる。

しかし、かかる構成においては、水分センサの較正が一
種類の標準ガスで行なわれるにすぎず、干渉成分につい
ての誤差がある程度解消できても、試料ガス中の微量水
分の高精度測定を行なうことができなかった。

この発明は、このような状況下なされたものであり、こ
とに、干渉成分を多く含んだガス中の微量水分を精度良
く簡便に定量できる水分計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、試料ガス供給部から分岐し
て１つの水分測定セルにＭ続される少なくとも２本のガ
ス流路とこれらの流路のいずれかを選択する流路切換手
段を備え、上記ガス流路の一方に除湿器及び水分発生手
段をこの順に介設してガス較正流路を構成すると共に、
この水分発生手段として、上記ガス流路に介挿されるガ
ス入口及びガス出口を有し、この間に切換選択可能な複
数の分岐路を備え、この分岐路に各々水分透過ｍの異な
る複数のバーミエーションチューブを介設しかつこれら
のチューブを水貯留槽中に１ｍ保持してなる多種水分発
生器を用いてなる水分計が提供される。

この発明は、前記課題を解決すべく、試料ガスをベース
として干渉成分含有の標準ガスを発生しうるガス較正流
路を測定流路と切換可能に構成すると共に、水分発生手
段として、複数の異なるバーミエーションチューブを分
岐構成して多種の水分ｍの標準ガスを発生できる水分発
生器を用いたものである。

この発明におけるバーミエーションチューブとしては例
えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ンやポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロク
ロルエチレン等のフッ素系樹脂や、ポリオルガノシロキ
サン等のシリコーン系樹脂のような水分（水蒸気）透過
性を有する合成樹脂のチューブを種々用いることができ
、フッ素系樹脂チューブが好ましい。

ここで水分透過１の異なる複数のバーミエーションチュ
ーブは、各チューブの長さ、管内径、管壁厚み等を違え
ることにより各分岐路に設定できる。この際の各チュー
ブの水分透過ωは水分センサ検出範囲内で較正出力が得
られ、かつこれらができるだけ近接せず分散した出力と
なるように調整される。例えば３種のチューブを用いた
際には、各々得られた標準ガスが３点較正に適するよう
な水分濃度を有するようにその透過量を選択すべきであ
る。

これらのうち、ことに各チューブとして各々同一長、同
一管内径を有し、管壁厚みのみの違いにより水分透過量
が異なるバーミエーションチューブを用いた場合には、
チューブを切換えた際の配管内のガス流量抵抗の変動を
招かずかつ各標準ガス濃度が安定化できる時間を一定に
することができるので好ましい。かかる同一長、同一管
内径で水分透過量の異なる複数のバーミエーションチュ
ーブを切換可能に分岐構成した水分発生器はそれ自体独
立して種々の導入ガスをベースとして種々の水分濃度の
標準ガスを安定に発生する標準水分発生器として有用で
ある。従ってこの発明はガス入口とガス出口との間に切
換選択可能な複数の分岐路を構成し、この分岐路に各々
管壁厚みの異なる同一長かつ同一管内径のバーミエーシ
ョンチューブを介設し、かつこれらのバーミエーション
チューブを水貯留槽中に浸漬保持してなる標準水分発生
器をも提供するものである。なお、この際の管壁厚みは
前述のごとく複数点較正ができるように各々水分透過量
が異なるよう調整するのが適しており、その具体例は後
述の実施例に示される。

なお、この際の管長は通常１０３以内とするのが安定化
時間の短縮化のためにより好ましい。

なお、この発明で用いる除湿器としては、実質的に前記
干渉成分を除去せず水分を選択的に除去できるものが適
しており、例えば、モレキュラーシーブ充填カラム、過
塩素酸塩、五酸化リン、合成ゼオライト等を適用するこ
とができる。また水分センサとしても、水晶発蛋子式の
ものに限らず、抵抗検知式、静電容量検知式等の種々の
ものが適用可能である。

（ホ）作　用ガス較正流路に導入された試料ガスはまず除湿器内で、
水分を除去され水分発生手段内に移送される。ここで複
数のバーミエーションチューブのいずれかを通過するこ
とにより水貯留槽中の水分がチューブ内に透過して一定
濃度の水分含有ガスが得られ、これが水分測定セル内に
移送される。

この際得られる水分センサの出力は、選択したバーミエ
ーションチューブによる予め定められた透過水分濃度と
試料ガス中に元々含まれていた干渉成分によるものであ
る。そして、バーミエーションチューブを切換えて上記
と同様に操作を行なうことにより、干渉成分について影
響を与えることなく水分濃度の異なるガスを発生でき、
これが水分センサ出力として検知される。従ってこれら
の出力と各バーミエーションチューブによる発生水分濃
度との関係で干渉成分が含まれたガスについての検量線
を作成したり、水分センサの出力を較正することができ
る。この較正後、試料ガスは他のガス流路を通じて水分
測定セル内に直接導入され、前記センサの出力に基づい
て試料中の水分濃度が換算されるが、干渉成分がバック
グラウンドとして除かれ、かつ多点較正によるため、高
精度の測定が可能となる。

（へ）実施例第１図に示す１はこの発明の水分計の一実施例を示すも
のである。図において水分計１は、ポンプ等を備えた試
料ガス供給手段２及び試料ガス供給路３から分岐して、
水晶発振式水分センサ２１を内蔵する水分測定セル６へ
接続されるガス流路４及び５を有している。ここでガス
流路４は試料ガスを直接水分測定セル６へ導入するため
の測定用流路であり、その途中にはガスフィルタ１３及
び流層調整弁１５が設けられている。

一方、ガス流路５は試料ガスの較正用流路であり、その
途中にガスフィルタ１４及び流母調整弁１７が設けられ
ていると共に、モレキューラ−シーブを充填してなる除
湿器７及び水分発生器８が介設されている。上記ガス流
路４．５の下流には各々流路切換弁１０．１２が設けら
れており、この切換弁１０．１２の切換により試料ガス
はガス流路４．５のいずれかを通じて水分測定セル６へ
移送できるよう構成されている。なお両流路４゜５間に
は、流囲調整弁１６及び流路切換弁１１を備えたバイパ
ス流路９が設けられており、この流路９は、除湿器を通
過した乾燥ガスを水分発生器８に導入することなく水分
測定セル６へ移送するため（０点調整）に用いられる。

なお、図中１８はセンサ出力の表示部１９゜２０は各々
排気管を示すものである。

一方上記水分発生器８の詳細な構成を第２図に示した。

このように水分発生器８は、ガス入口２２とガス出口２
３との間に内径１．６１１ＩＩ１１のステンレス管から
な゛る３本の分岐路２４．２５．２６を構成し、この各
々にバーミエーションチューブＡ。

Ｂ、Ｃを介設すると共に、これらチューブＡ、Ｂ。

Ｃを水貯留槽３０中の水中に浸漬保持してなり、かつ流
路切換弁２７．２８．２９によってこれらのいずれかの
分岐路２４．２５．２６を選択できるよう構成されてお
り不用なガスは排気管２０へ放出される。

ここでバーミエーションチューブは各々ポリテトラフル
オロエチレン製のものでいずれも長さ４５−１管内径１
．５ｍｍのものであるが、Ａ、Ｂ及びＣの管壁厚みは各
々０．５ｍｍ、　　１．０ｎｖｎ及び２．５＋ｎｍとさ
れており、この厚みの異なりによりチューブ内への水分
の透過速度が異なっている。例えば、ガス流量を４００
１１７分とした場合、各チューブＡ、８゜Ｃは各々９．
３．３．８．０．８ｐｐｍの水分含有ガスを調整できる
よう作用する。なお、図中３１は電熱ヒータを示し水貯
留槽中の水を恒温（この実施例の場合、約４５℃）に保
つためのものである。

上記水分計１を用い例えば硫化水素を干渉成分として含
むプロセスガス中の水分量測定を対象とした場合の水分
測定操作について以下説明する。

まず、切換弁１２のみを水分測定セル６に接続した状態
で、水分発生器８の流路２４を選択し、試料ガスを試料
ガス供給路３からガス流路５内へ連続導入する。これに
より試料ガス中の水分は除湿器７で除去され、乾燥した
硫化水素含有ガスが水分発生器８の流路２４に導入され
、そこでチューブＡのｉ！壁厚みに応じた水分が含有さ
れ、次いで水分測定セル６へ移送される。このときのセ
ンサ出力は硫化水素と上記チューブＡからの水分による
ものであり、硫化水素による干渉分は不明であるが、チ
ューブＡからの水分量は既知であるので、これにより干
渉成分を含んだ状態で１点目の較正が行なわれる。次い
で、水分発生器の流路２５を選択して同様に操作するこ
とにより、硫化水素とチューブＢからの水分による出力
が得られ硫化水素量については変化しないため水分量に
ついて２点目の較正が行なわれる。そして同様に流路２
６を選択して操作することによりチューブＣを用いて水
分センサ出力の３点目の較正が行なわれる。

上記較正操作終了後に、ガス流路４を通じての試料ガス
のセル内への導入及びバイパス流路９を通じての乾燥ガ
スのセル内の導入を繰り返し行なうことにより、硫化水
素を干渉成分として含んだまま水分量の検出がなされる
が、水分センサは前述のごとく試料ガスをベースとして
得られた硫化水素を含んだ標準ガスにより多点較正され
ているため、これら干渉成分の悪影響を受けず高精度の
水分測定が可能となる。

なお、上記実施例においては、バーミエーションチュー
ブＡ、Ｂ、Ｃが各々同一長、同一管内径とされているた
め、発生する各標準水分含有ガスが安定化するまでの時
間が一定であり、流量も安定化されている。ただし、と
くに安定化時間の一定化が要求されない場合は、これら
のチューブＡ。

Ｂ、Ｃを各々同一管内径で同一管壁厚であり、長さの異
なるチューブで構成してもよく、管内径と変動して構成
することもできる。

また、上記水分発生器８は、上記水分計１から取外して
、独立して標準水分発生器として用いることもできる。

（ト）発明の効果この発明の水分計によれば、干渉成分を含んだ試料ガス
中の水分量を高精度に定量することができ、かつバーミ
エーションチューブによる水分発生器を用いているため
、較正操作も簡便である。

また、この発明の標準水分発生器においては多種の水分
標準ガスを簡便に発生でき、また各発生ガスの安定化時
間も均一化されており取扱い上極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の水分計の一実施例を示す構成説明
図、第２図は、上記水分計に用いたこの発明の標準水分
発生器を示す構成説明図である。１・・・・・・水分計、　　　　２・・・・・・試料ガ
ス供給手段、３・・・・・・試料ガス供給路、４，５・
・・・・・ガス流路、６・・・・・・水分測定セル、　
７・・・・・・除湿器、８・・・・・・水分発生器、　
　９・・・・・・バイパス流路、１０．１１，１２，２
７，２８．２９・・・・・・流路切換弁、１９．２０・・・・・・排気管、２１・・・・・・水晶発振式水分センサ、２２・・・・
・・ガス入口、　　２３・・・・・・ガス出口、２４．
２５．２６・・・・・・分岐路、３０・・・・・・水貯
留槽、　　３１・・・・・・電熱ヒータ。＄１　　田第　２　■

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料ガス供給部から分岐して１つの水分測定セル
に接続される少なくとも２本のガス流路とこれらの流路
のいずれかを選択する流路切換手段を備え、上記ガス流路の一方に除湿器及び水分発生手段をこの順
に介設してガス較正流路を構成すると共に、この水分発
生手段として、上記ガス流路に介挿されるガス入口及び
ガス出口を有し、この間に切換選択可能な複数の分岐路
を備え、この分岐路に各々水分透過量の異なる複数のバ
ーミエーションチューブを介設しかつこれらのチューブ
を水貯留槽中に浸漬保持してなる多種水分発生器を用い
てなる水分計。
（２）ガス入口とガス出口との間に切換選択可能な複数
の分岐路を構成し、この分岐路に各々管壁厚みの異なる
同一長かつ同一管内径のバーミエーションチューブを介
設し、かつこれらのバーミエーションチューブを水貯留
槽中に浸漬保持してなる標準水分発生器。