JPH0514197Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は水晶発振式の水分計、アンモニア計又
はNO₂計などのように、表面に感応膜をもつ水
晶振動子の重量変化に基いて試料濃度を測定する
装置に関するものである。

（従来の技術） 水晶発振式の水分計を例にして説明すると、水
晶振動子はその重量増加により発振周波数が減少
する。水晶振動子表面に感湿膜をコーテイングす
ると、この感湿膜に吸着する水分量（重さ）によ
り発振周波数が変化する。乾燥ガスと試料ガスを
交互に流し、そのときの周波数の差を求めること
により試料ガス中の水分濃度を測定することがで
きる。

第３図に従来の水分計の流路を示す。

試料ガス入口１より導入されたガスは２個の流
路に分岐される。一方の流路は試料ガスラインと
なり、試料ガス用ニードル弁３−３を経て電磁弁
５−３へ導びかれる。他の流路は除湿器２を経て
さらに２個の流路に分岐される。分岐後の一方の
流路は乾燥ガスラインとなり、乾燥ガス用ニード
ル弁３−１を経て電磁弁５−１へ導かれる。分岐
後の他方の流路は校正ガスラインとなり、校正ガ
ス用ニードル弁３−２、パーメシヨン式の水分発
生器４を経て電磁弁５−２へ導かれる。各電磁弁
５−１，５−２，５−３の一方の出口は測定セル
６に接続され、各電磁弁５−１，５−２，５−３
の他方の出口はバイパス出口１０に接続されてい
る。７はセンサ、８は流量計、９はガス排出口で
ある。

３個の電磁弁５−１，５−２，５−３を一定の
サイクルで切り換え、測定セル６へ導入するガス
を選択する。すなわち、試料ガス濃度測定のとき
は電磁弁５−１と電磁弁５−３を交互に切り換え
て乾燥ガスラインと試料ガスラインを交互に測定
セル６へ接続する。校正用ガス濃度測定のときは
電磁弁５−１と電磁弁５−２を交互に切り換えて
乾燥ガスラインと校正ガスラインを交互に測定セ
ル６へ接続する。そして、選択されなかつたガス
はバイパス出口１０から排出される。

（考案が解決しようとする問題点） 第３図のような水分計には次のような問題点が
ある。

(1) 構成が複雑なため、センサ７を直接試料ガス
ラインに設けられない。したがつて、試料ガス
入口１から試料ガスラインまでの配管が必要で
あり、この配管での時間遅れが生じる。水分は
吸着能力が強いため脱着に時間を要し、応答が
遅れる。

(2) 各ガスラインとも常にガスを流しておく必要
があるため、採取する試料流量が多い。例え
ば、１本のガスライン当り400c.c.／分のガス流
量を必要とすれば、３本のガスラインでは1200
c.c.／分のガス流量を必要とする。

(3) 有毒で危険なガスを測定する場合、構成が複
雑なため漏れなどの生じる危険性が増すととも
に、上記(2)でも述べたように試料流量が多いた
め、その後処理が問題になる。

以上のような問題点は、水分計だけに限らず、
アンモニア計やNO₂計でも同様に存在する。

本考案は、ゼロガス（試料成分を除去したガ
ス）と試料ガスを交互に流す水晶発振式測定装置
において、構造を簡単にすることによつて試料ガ
ス入口からセンサまでの時間遅れを極少にし、構
成部分を減らしてコスト低下と漏れなどから生じ
る危険性を少なくし、外部へ排出するガスをなく
して後処理の問題を解消することを目的とするも
のである。

（問題点を解決するための手段） 実施例を示す第１図及び第２図を参照して説明
すると、本考案の水晶発振式測定装置は、水晶振
動子表面に感応膜をもつセンサ１４が測定セル入
口と測定セル出口との間を結ぶ測定セル内流路に
沿つて配置されている測定セル１３を有し、乾燥
ガス入口１６及び試料ガスライン２４に面した試
料ガス入口１１とを測定セル入口側に有し、測定
セル出口側にガス出口１５を有し、試料ガス入口
１１とガス出口１５との間には測定セル内流路に
並列で測定セル内流路よりも流路抵抗の小さいバ
イパス流路１２を有するセル部と、吸引ポンプ１
７を有しガス出口１５に接続された吸引流路と、
試料ガスライン２４に戻る戻り流路Ａと、試料成
分除去手段２３を有し乾燥ガス入口１６につなが
る循環流路Ｂと、吸引流路を戻り流路Ａと循環流
路Ｂとに切り換えて接続する切換え弁１９と、校
正ガス出口を測定セル１３の入口近傍にもつ校正
ガスライン２６とを備えている。

（実施例） 第１図は本考案を水分計に適用した一実施例の
流路を示す図であり、鎖線から右側部分が測定セ
ル部分である。第２図は同実施例における測定セ
ル部分を示す断面図である。

測定セル部分は第２図に示されるように、フラ
ンジ２８により試料ガスライン２４内に挿入され
るように構成されている。

１１は試料ガス入口であり、試料ガスライン２
４内に位置している。２７は試料ガス入口１１に
設けられたフイルタである。

１５は測定セル部分からポンプ１７につながる
ガス出口、１６は除湿器２３から測定セル部分へ
乾燥ガスを循環させるガス入口である。

試料ガス入口１１とガス出口１５の間には測定
セル１３が設けられ、測定セル１３内にはセンサ
１４が設けられている。センサ１４は水晶振動子
の表面に感応膜を被覆したものである。２５はセ
ンサ１４に接続されているプリアンプである。

試料ガス入口１１とガス出口１５の間にはま
た、測定セル１３に並列に測定セル１３よりも流
路抵抗の小さいバイパス流路１２が設けられてい
る。

測定セル部分のガス出口１５の下流には吸引ポ
ンプ１７が設けられており、ポンプ１７の下流に
は流量計１８を経て切換え電磁弁１９が設けられ
ている。切換え電磁弁１９の一方の出口は、試料
ガス用ニードル弁２１を経てガス排出口２２から
元の試料ガスライン２４へ通じる流路Ａに接続さ
れている。切換え電磁弁１９の他方の出口は、乾
燥ガス用ニードル弁２０及び除湿器２３を経て測
定セル部分のガス入口１６につながる循環流路Ｂ
を構成している。

破線で示された流路２６は校正用ガス流路であ
り、その校正ガス出口は測定セル１３の入口近傍
に設けられている。校正ガス測定時に、校正用ガ
ス流路２６からは一定濃度に調節された校正ガス
が一定流量で供給される。そのため、校正ガス測
定時、湿つたガスがガス排出口２２から試料ガス
ライン２４へ戻されることになる。短時間でもこ
れが許されない場合は、試料ガス用ニードル弁２
１とガス排出口２２との間に切換え用電磁弁を設
け、この電磁弁で校正時のガスを試料ガスライン
２４へ戻さないで、外部へ排出するようにすれば
よい。

フランジ部２８にはプリアンプ２５を設ける。
このプリアンプ２５は発振、比較及び波形整形な
どの回路からなり、別置の信号処理部と接続され
る。

測定セル部１３は、ヒータと温度検出素子（例
えばサーミスタ）（図示していない）とにより恒
温に温度制御されるのが望ましい。

次に本実施例の動作について説明する。

この水分計は従来の水分計と同様に試料ガスと
乾燥ガスを交互に測定セルに流し、その時の周波
数の差から水分濃度を測定する。

試料ガス測定時 切換え電磁弁１９は流路Ａ側に接続される。試
料ガスは試料ガス入口１１からポンプ１７により
吸引される。その途中に設けられたセンサ１４を
含む測定セル１３により、この時の周波数を測定
する。ポンプ１７からのガスは流量計１８を通り
電磁弁１９で流路Ａが選択され、試料ガス用ニー
ドル弁２１を経てガス排出口２２から元の試料ガ
スライン２４に戻される。

乾燥ガス測定時 切換え電磁弁１９は循環流路Ｂ側に接続され
る。

ポンプ１７から吐出された試料ガスは流量計１
８を通り、電磁弁１９で循環流路Ｂが選択され、
乾燥ガス用ニードル弁２０を経て除湿器２３に導
かれる。ここで試料ガスが乾燥され、ガス入口１
６を経てセンサ１４を含む測定セル１３に導かれ
る。測定セル１３によりこの時の周波数を測定す
る。

乾燥ガス測定時のガスラインは試料ガス入口１
１の一箇所を除けば、閉流路（循環流路）になつ
ている。したがつて、試料ガス入口１１からの拡
散によるガスの入れ換わりを除けば、乾燥ガスは
循環するだけである。

校正ガス測定時 切換え電磁弁１９は流路Ａ側に接続され、校正
用ガス流路２６から校正ガスが供給される。ポン
プ１７の吸引流量に相当する校正ガスが供給され
ることにより、センサ１４には校正ガスのみが流
れる。

測定セル１３と並列に測定セル１３内の流路よ
りも流路抵抗の小さいバイパス流路１２を設けて
いるが、これは乾燥ガス測定時及び校正ガス測定
時に、試料ガス入口１１からの拡散により試料ガ
スが侵入しても、この侵入ガスは試料ガス入口１
１により近くて流路抵抗の小さいバイパス流路１
２を通り、センサ１４には乾燥ガス又は校正ガス
のみを流すためである。また、試料ガス測定時、
除塵のため設けたフイルタ２７等による応答遅れ
や、試料ガスと乾燥ガスの置換による応答遅れを
少なくするため、両ガスの流量を多くする必要が
あるが、それらのガスの大部分をバイパスさせる
ことにより、ガス流量を多くすることに伴なう流
速の負荷（干渉）をセンサ１４に与えないためで
ある。

試料ガス濃度測定のときは切換え電磁弁１９を
交互に切り換える。校正ガス濃度測定のときは切
換え電磁弁１９を交互に切り換えるとともに、切
換え電磁弁１９を流路Ａ側に切り換えたときは校
正ガス用流路２６から校正ガスを供給し、切換え
電磁弁１９を循環流路Ｂ側に切り換えたときは校
正ガスの供給を停止する。

第２図に示されているように、測定セル部分を
フランジ方式で形成すると、測定セル部分を試料
ガスライン２４に直接挿入できる型式の水晶発振
式水分計が得られる。

また、分析部と信号処理部を分割すると、危険
なガスの近くで作業をしなくてもすむようにな
る。

本考案の測定装置は、実施例に例示の水分計に
限らず、水晶振動子を用い、ゼロガスと試料ガス
を交互に流す方式の測定装置であれば、アンモニ
ア計やNO₂計などにも同様にして適用すること
ができる。

（考案の効果） 本考案の測定装置では次のような効果を達成す
ることができる。

(1) 構造が簡単になるので、サンプリングのため
の配管や構成部分などによる時間遅れが小さく
なる。特に、試料ガスラインへ直接挿入できる
ものにすれば、その効果は顕著である。

(2) 構成部分が減る。したがつて、コスト低下を
図ることができるとともに、接続箇所が減り、
漏れなどから生じる危険も少なくなり、性能や
安全性も向上する。

(3) 外部へ排出するガスをなくし、後処理の問題
を解消することができる。

(4) 乾燥ガスが循環するため、除湿剤（例えばモ
レキユラシーブ）などの試料成分除去手段の寿
命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の流路を示す概略図、第２図
は同実施例における測定セル部分を示す断面図、
第３図は従来の水分計を示す概略図である。 １１……試料ガス入口、１２……バイパス流
路、１３……測定セル、１４……センサ、１７…
…ポンプ、１９……切換え電磁弁、２４……試料
ガスライン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水晶振動子表面に感応膜をもつセンサが測定セ
   ル入口と測定セル出口との間を結ぶ測定セル内流
   路に沿つて配置されている測定セルを有し、乾燥
   ガス入口及び試料ガスラインに面した試料ガス入
   口とを測定セル入口側に有し、測定セル出口側に
   ガス出口を有し、前記試料ガス入口と前記ガス出
   口との間には前記測定セル内流路に並列で前記測
   定セル内流路よりも流路抵抗の小さいバイパス流
   路を有するセル部と、吸引ポンプを有し前記ガス
   出口に接続された吸引流路と、前記試料ガスライ
   ンに戻る戻り流路と、試料成分除去手段を有し前
   記乾燥ガス入口につながる循環流路と、前記吸引
   流路を前記戻り流路と前記循環流路とに切り換え
   て接続する切換え弁と、校正ガス出口を測定セル
   入口近傍にもつ校正ガスラインと、を備えた水晶
   発振式測定装置。