JPH0227247A - 湿ったガスの露点計測方法および該方法を実施するための装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鏡で反射する光線によって湿ったガスの露点
を計測する方法と、この方法を実施するための装置に関
する。

〔従来の技術とその問題点〕

公知の露点計は例えば、スイス国５４３０ウェッテイン
ゲン、ＭＢＷ　ｆｉＬＥＫＴＲＯＮＩＫ　ＡＧ社の１９
８６年１２月発行の操作手引書に４８０６に記載されて
いる。

露点計測は冷却された鏡の原理に従って行われる。この
鏡は、それに露または霜が形成されるまで、ベルティエ
要素によって冷却される。

冷却出力は、一定の霜層または霜層が生じる温度に達す
るように、光学装置によって調節される。すなわち、先
ず露点の下方の温度まで冷却されるので、少し厚すぎる
霜層または霜層が鏡上に形成され、そして露点に達する
まで冷却出力が徐々に低減される。

水含有量の少ない湿ったガスの露点計測時には、凝縮蒸
気が鏡上で見えるまで、非常に時間がかかるという問題
がある。

この不満足な状態はずっと以前から知られているが、水
含有量の少ない湿ったガスの場合の霧発生時間または計
測時間を短縮するための実用可能な解決策は、現在では
まだ知られていない。

〔発明の課題〕

本発明の課題は、水含有量の少ない湿ったガスの測定が
大幅に短縮されるように、公知の露点計測方法と装置を
改良することである。それによって特に、プロセス技術
における露点計の使用時の中断や妨害されない作業が保
証される。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は上記の方法において、低い露点、特に−５０
℃〜−９０℃の露点の計測の際に、水含有量の多いガス
を露点鏡に短時間供給し、それによって露点鏡に初期露
層を発生させることによって解決される。

冷却される露点鏡を備えた露点計における所属の装置は
、測定ガス供給管内に設けられたガス弁を備え、このガ
ス弁の手前に、注入ポンプと加湿ユニットが接続配置さ
れている。

〔発明の作用効果〕

本発明は、水層、すなわち霜層または霜層を鏡上に形成
するために、多くの水分子が必要であるという重要な認
識の基づいている。特に、鏡表面と水分子の間に付着力
および結合力が作用しなければならない。蒸気凝縮物を
見えるほど鏡に形成するために、余剰の水分子が短時間
必要である。これは、多量の水含有量を有する少量のガ
スを測定ガスの供給管内に短時間入れることによって達
成される。鏡表面上の初期の余剰水、すなわち霜層また
は霜層はまもなく、鏡上を連続して流れる、水含有量の
少ない測定ガス内に蒸発する。水の薄い表面フィルムま
たは単一分子層が鏡表面に留まるので、測定ガスのそれ
以降の凝縮が非常に加速される。

〔他の発明とその作用効果〕

本発明による方法の場合には、測定ガスの露点の温度よ
りも低い、予め選択した温度に達したときに、水含有量
の多いガスを自動的に露点鏡に供給することが好ましい
。

測定すべきガスと水含有量の多いガスは好ましくは、圧
力管を経て鏡に供給および排出される。

方法を実施するための本発明による装置は特に、加湿ユ
ニットが圧力管を介して測定ガス排出管に直接接続され
るように形成されている。

これは、多い含有水が測定に使用されるガスに混合され
、その際ガス流が中断およびまたは妨害されないという
利点がある。

更に、注入ポンプは好ましくは、圧力に耐えるケーシン
グ内に設けられた容積形ポンプ、特にピストン弁ポンプ
からなっている。

この構造は、大気圧の場合にも大気圧よりも高い圧力の
場合でも、ポンプを使用可能であるという利点がある。

ガス弁としては、ニードル弁と逆止弁からなる装置が有
効であることが実証された。

加湿ユニットは好ましくは、Ｔ字状のケーシングを備え
、このケーシング内に、蒸留水を溜めた多孔体が設けら
れている。

非常に簡単な加湿ユニットは吸湿性の管、好ましくは合
成樹脂製の管からなっている。この管は、大気から浸透
（拡散）によって内部に達する水分子を測定ガスに混合
する。そのためには、メンテナンスが全く不要の市販の
ホースが有効であることが実証された。

〔実施例〕

他の効果は以下の記載から明らかになる。以下の記載に
おいては、図に示した実施例に基づいて本発明の詳細な
説明する。

第１図に略示した露点計は測定ヘッド１を備えている。

この測定ヘッドは、露点鏡３の低温側にペルティエ要素
２を含んでいる。この露点鏡内には温度測定プローブ（
温度センサ）４が組み込まれている。露点＠３は測定ヘ
ッドランプ５によって照明され、そして反射した光はフ
ォトレジスタ（光電管）６によって測定される。

ベルティエ要素２の廃熱は水冷器７とこの水冷器７を補
助するファン８とによって搬出される。

水冷器７とファン８は冷却水回路９に接続されている。

冷却水供給は水弁１０によって調節される。水冷却器７
とファン８の代わりに、フロン冷却器を設けてもよい、
このような冷却器は＋８０℃〜−９５℃の有効範囲を有
し、冷却水と無関係であるという付加的な利点がある。

大気温度よりも高い露点を測定できるようにするために
、露点鏡３に加熱装置１１が付設されている。

電源部１２は変圧器と順変換装置とからなり、ベルティ
エ要素２のための必要な電流と、測定ヘッドランプ５と
他の電子的ビルディングブロックのための電源電圧とを
供給する。ランプ安定器１３は電源部１２に直接接続さ
れ、測定ヘッドランプ５の電源電圧を非常に正確に安定
化する。それによって、ランプ５の輝度差が測定結果に
不利な影響を及ぼすことがない。ランプ安定器に続いて
接続された他の安定器は、後続のベルティエ調整器１５
、温度測定信号増幅器１６および自動式鏡制御ユニット
１７に対して、直流の＋／−１５ボルトの必要な補助電
圧を供給する。

信号ランプ１９を組み込んだ鏡表示器１８、例えば可動
コイル計器は、露点鏡３から反射した光量を表示する。

露点鏡３が鏡制御ユニット１７によって自動的に加熱さ
れると、信号ランプ１９が光る。その際、逆に作動する
ペルティ工要素２は必要な加熱をもたらす。それによっ
て、露点１１３は霜層または霜層から定期的に解放され
る。なぜなら、測定ガス中の留出異物が測定結果を不正
確にする不所望な凝縮物を露点鏡３に生じるからである
。このインターバル回路は公知のごとく、予めプログラ
ムされ、普通の測定に影響を与えない。

デジタル表示器２０は温度測定信号増幅器１６によって
検出された温度を表示し、自動式鏡制御ユニット１７に
接続されている。この制御ユニットは、露点Ｉ１３の加
熱時に露点測定の結果を維持できるようにする。

最終増幅段２１は電源部１２に直接接続され、必要な電
流をペルティエ要素２に供給する。

測定ガスは、圧力管からなる入力部Ｉと出力部０を有す
る測定ガス回路２２．２２’を経て、露点鏡３に供給排
出される。同様に圧力管からなる副回路２３内に、前記
露点鏡と平行に、ガス弁２４、注入ポンプ（噴射ポンプ
）２５および加湿ユニット２６が設けられている。これ
らは直列に接続されている。ガス弁２４は市販のニード
ル弁（カナダ、オンタリオ州のＣｒａｗｆｏｒｄＦｉｔ
ｔｉｎｇ社の商標Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ）と、（−（７）
手前ニ接続された市販の逆止弁である。注入ポンプ２５
は西独国８９４０メミンゲンの）ｌｅｌｍｕｔ　　Ｂｒ
ｅｙ　　Ｇｍｂｈ−１−Ｇｏ、にＧ社の製品シリーズＧ
−０７の吸引圧式ポンプ、容積形のピストン弁式（スラ
イド式）ポンプである（カタログＢＯ９／８５−２参照
）。高圧の用途のために高圧ポンプが使用される（スイ
ス国５４３０ウェッテインゲン、ＭＢＷ　ＥＬＥＫＴＲ
ＯＮＩＫ　ＡＧ社の１９８５年２月カタログ参照）。測
定ガスの最高圧力はこの高圧ポンプによって２００バー
ルでなる。加湿ユニット２６は第３図に示すように、実
質的に、丁字形の微細フィルタのように構成され、アル
ミニウム合金からなっている（スイス国５４３０ウエツ
テインゲン、ＭＢＷ　ＥＬＥＫＴＲＯＮｒＫＡＧ社の１
９８５年５月発行のＴｙｐ　ＭＦＢ　、操作手引書に−
１８０６の第２１頁参照）。この加湿ユニット２６の詳
細は、ねじ２９を備えたフィルタヘッド３０を示す第３
図から推察可能である。円筒容器３２はその縁側のねじ
３２′がフィルタヘッドのねじ３０′にねじ込まれてい
る。容器３２は０−リング３１によってシールされてい
る。容器の内部には、ガスを通す支持コア３３が設けら
れている。この支持コアには多孔体３４が装着されてい
る（ホウケイ酸塩繊維からなる市販のフィルタカートリ
ッジ）。この多孔体はインサート３５とねじ付栓３６に
よって保持され、中心に位置決めされている。

注入のために充分な少量の水が多孔体３４内に供給され
る。この多孔体は二三ケ月の間隔で蒸留水で湿らして再
び組み込まれる。

注入ポンプ２５は、予め選定された温度に達するや否や
、自動的式鏡制御ユニット１７によって制御される。こ
の温度は測定すべき露点よりも低い。そして、水含有量
の多い約５ｃｆｆｌのガスがガス弁２４を経て測定ガス
回路２２に注入される。それによって、露点鏡３が露ま
たは霜によって直接被覆される。前述のように、余剰の
水分子は測定ガスによってすぐに吸収される。

この測定ガスは非常に少ない水含有量、すなわち１７８
に〜２２３にの露点に相応して０．Ｏ４ｐｐｍ〜約３８
ｐｐａ＋の水含有量を有する。測定ガスは普通の圧力の
場合には、２０〜４０　ｆ　／ｈの流速で露点鏡３に沿
って案内される。

予め選定した温度は、もし可能であれば、期待される露
点よりも約１０℃低くする。それによって、正しい時間
に、充分な厚さの初期露層が露点鏡３上に形成される。

はとんどの場合は、期待される露点よりも１０″Ｃ〜２
０℃低い予定温度で注入が行われる。しかし、非常に低
い露点が期待されるときには、最も低い鏡温度、すなわ
ち１７８Ｋ（−９５℃に対応する）で注入が行われる。

第２ａ図と第２ｂ図には、水含有量の多いガスを注入し
た場合と注入しない場合の二つの異なる測定と、その結
果性じる異なる霜発生時間を示している。その際、横座
標には温度Ｔが絶対温度にで記入され、縦座標には時間
むが時間（ｈ）で記入しである。２３３にの幅の広い線
Ｆはフロン予冷却器の温度を示している。このフロン予
冷却器はここでは、水冷却器７と補助作用をするファン
８の代わりに使用された。フロン予冷却器は温度安定性
が高く、非常に正確な測定を可能にする。

第２ａ図のグラフ■は、上記方法のガス注入による。、
　１８５にの露点を有するガスの露形成時間を示してい
る。曲線■は従来の方法による同じガスの露点計測を示
している。

このグラフから、新しい方法による測定が１゜５時間未
満で達成されるのに対して、従来の方法による測定は約
１１．５時間必要とすることが判る。

第２ｂ図のグラフ■は、湿潤ガス注入による、露点が２
００にの第２のガスの霜発生時間を示し、曲線■は前記
注入を行わない露点計測を示している。この場合にも、
新しい方法による測定は４５分で終了するが、従来の方
法による測定は約６時間かか、る。

グラフに示した温度経過の一時的な減少は、それ自体公
知の自動的な鏡洗浄の結果である。

第３図に示した前記の加湿装置の代わりに、実際に有利
な装置２６′を使用することができる。この装置は第４
図に示した、吸湿性のポリアミドからなるらせん状の管
４０を備えている。

大気中の湿分は管４０の壁を浸透する。管はその表面積
を拡大するため、らせん形に巻かれている。管は流過す
るガスを充分に湿らせる。

伸長長さが１２００ｍｍで、内径が４ｍ＋ｗで、外径が
６＋＋ｕａのエルタロン（Ｅｒｔａｌｏｎ）　（ベルギ
ー国、ＴｉｅｌｅｔのＥｒｔａ社のポリアミドの商標）
からなる管４０が有効であることが実証された。管の端
側には、図示していない切断リングを備えたねし継手４
１が装着されている。管のらせん形はアルミニウム本体
に巻きつけて２時間１２０″Ｃに加熱することにより簡
単に得られる。

本発明の対象物は特に連続的な露点計測と監視に有効で
あることが実証された。

加湿装置２６は定期的な保守を必要とし、何箇月も使用
しない場合には、バクテリアが生じる。これに対して、
加湿装置２６分は全くメンテナンスフリーであり、測定
すべきガスが汚れる危険がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は露点計のブロック線図、第２ａ図は付加的に加
湿した第１ガスの場合の露発生時間の測定を、加湿しな
い場合と比較して示す図、第２ｂ図は第２ガスの場合の
、第２ａ図と同様な測定を示す図、第３図は水溜めを有
する丁字形加湿ユニットを示す図、第４図は外部の補助
手段なしに加湿するためのらせん形管を示す図である。 １・・・測定ヘッド、　２・・・ペルティエ要素、　３
・・・露点鏡、　４・・・温度プローブ、　　５・・・
測定ヘッドランプ、　　６・・・フォトレジスタ、　７
・・・水冷却器、　　８・・・ファン、　９・・・冷却
水回路、　　１０・・・水弁、　　１１・・加熱装置、
　　１２・・・電源部、　　１３・・・ランプ安定器、
　　１４・・・他の安定器、　　１５・・・ベルティエ
調整器、　１６・・・温度測定信号増幅器、　　１７・
・・自動式鏡制御ユニット、　　１８・・・鏡表示器、
　　１９・・・信号ランプ、　２０・・・デジタル表示
器、　２１・・・最終増幅器、２２．２２’　　・・・
測定ガス回路、　２３・・・副回路、　２４・・・ガス
弁、　２５・・・注入ポンプ、　　２６・・・加湿ユニ
ット、　２６′　・・・加湿装置、　２９・・・フィル
タヘッド内の管ねし、　　３０・・・フィルタヘッド、
３０′　・・・フィルタヘッド内の中央のねじ、３１・
・・０−リング、　３２・・・円筒状容器、　３２′　
・・・円筒状容器のねじ、　３３・・・支持体コア、　
３４・・・多孔体、　３５・・・インサート、　　３６
・・・ねじ付栓、４０・・・管、　４１・・・ねじ継手
、　　Ｉ。 ｎ、　ｍ、　ｒｖ・・・測定曲線、　　１・・・測定ガ
ス回路２２の人力部、０・・・測定ガス回路２２′の出
力部、　Ｆ・・・フロン予冷却器の温度 代理人　　弁理士　江　崎　光　好 代理人　　弁理士　江　崎　先　史 ℃１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、露点鏡で反射した光線によって、湿ったガスの露点
   を計測する方法において、低い露点、特に−５０℃〜−
   ９５℃の露点の計測の際に、水含有量の多いガスを露点
   鏡（３）に短時間供給し、それによって露点鏡（３）に
   初期露層を発生させることを特徴とする、湿ったガスの
   露点計測方法。 ２、測定ガスの露点の温度よりも低い、予め選択した温
   度に達したときに、水含有量の多いガスを自動的に露点
   鏡に供給することを特徴とする、請求項１記載の湿った
   ガスの露点計測方法。 ３、測定すべきガスと水含有量の多いガスが、互いに一
   緒に案内された圧力管（２２′、２３）を経て、露点鏡
   に供給および排出されることを特徴とする、請求項１ま
   たは請求項２記載の湿ったガスの露点計測方法。 ４、低い露点、特に−５０℃〜−９５℃の露点の計測の
   際に、水含有量の多いガスを露点鏡（３）に短時間供給
   し、それによって露点鏡（３）に初期露層を発生させる
   、露点鏡で反射した光線によって湿ったガスの露点を計
   測する方法を実施するための装置において、冷却される
   露点鏡（３）を備えた露点計測装置の測定ガス供給管（
   ２２）内に、ガス弁（２４）が設けられ、このガス弁の
   手前に、注入ポンプ（２５）と加湿ユニット（２６）が
   接続配置されていることを特徴とする装置。 ５、加湿ユニット（２６）が圧力管（２３）を介して測
   定ガス排出管（２２′）に直接接続されていることを特
   徴とする、請求項４記載の装置。 ６、注入ポンプ（２５）がピストン弁ポンプであること
   を特徴とする、請求項４または請求項５記載の装置。 ７、ガス弁（２４）がニードル弁と逆止弁からなってい
   ることを特徴とする、請求項４記載の装置。 ８、加湿ユニット（２６）がＴ字状のケーシングを備え
   、このケーシング内に、蒸留水を溜めた多孔体（３４）
   が設けられていることを特徴とする、請求項４から請求
   項７までいずれか一つに記載の装置。 ９、加湿ユニット（２６′）が吸湿性の管（４０）から
   なっていることを特徴とする、請求項４記載の装置。 １０、管（４０）がらせん形であり、かつポリアミドか
   らなっていることを特徴とする、請求項９記載の装置。