JPH05240824A - 気体の含水量を精確に測定するための装置 - Google Patents
気体の含水量を精確に測定するための装置Info
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- JPH05240824A JPH05240824A JP4317954A JP31795492A JPH05240824A JP H05240824 A JPH05240824 A JP H05240824A JP 4317954 A JP4317954 A JP 4317954A JP 31795492 A JP31795492 A JP 31795492A JP H05240824 A JPH05240824 A JP H05240824A
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- G—PHYSICS
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷却液を必要とせず、セル応答時間が早く、
微量の水を精確に測定することのできる水分析装置の開
発。 【構成】 燐酸感湿セル32の凹所16に装入される恒
温のヒートシンク14、ラジエター20、ヒートシンク
とラジエターとの間に熱伝達関係で配列され、両者間で
熱を授受するペルチェ型ヒーター兼クーラー24、湿り
気体をセルを通して流す導管36、セルにおける電流を
測定しそれにより湿り気体中の含水量を決定する測定器
46を備える。ヒーター兼クーラーを通していずれかの
方向に電流を流し、ヒートシンク、従って燐酸感湿セル
をその所望の温度、好ましくは20℃以下に、最適には
0〜15℃に維持する。この温度範囲で測定の精度は極
めて高く、10ppb以下のもの含水量を測定できる。
隔離弁44、53及びパージ管路38を使用して操作終
了後セルを常に隔離状態に維持し、装置のセルに通じる
導管をパージ気体の流れで掃気することにより、操作切
替中侵入した空気や湿分を速やかに除去する。
微量の水を精確に測定することのできる水分析装置の開
発。 【構成】 燐酸感湿セル32の凹所16に装入される恒
温のヒートシンク14、ラジエター20、ヒートシンク
とラジエターとの間に熱伝達関係で配列され、両者間で
熱を授受するペルチェ型ヒーター兼クーラー24、湿り
気体をセルを通して流す導管36、セルにおける電流を
測定しそれにより湿り気体中の含水量を決定する測定器
46を備える。ヒーター兼クーラーを通していずれかの
方向に電流を流し、ヒートシンク、従って燐酸感湿セル
をその所望の温度、好ましくは20℃以下に、最適には
0〜15℃に維持する。この温度範囲で測定の精度は極
めて高く、10ppb以下のもの含水量を測定できる。
隔離弁44、53及びパージ管路38を使用して操作終
了後セルを常に隔離状態に維持し、装置のセルに通じる
導管をパージ気体の流れで掃気することにより、操作切
替中侵入した空気や湿分を速やかに除去する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、50ppm未満の水を
含有する湿り気体の含水量或いは10ppb未満の水を
含有する湿り気体の含水量さえをも精確に測定すること
のできる装置に関係する。
含有する湿り気体の含水量或いは10ppb未満の水を
含有する湿り気体の含水量さえをも精確に測定すること
のできる装置に関係する。
【0002】
【従来の技術】気体の含水量を精確に測定するための装
置は良く知られておりそして湿度分析計と呼ばれること
が多い。一つの重要な部類の湿度分析計は、分析計のセ
ル内に収蔵される燐酸(P2 O5 )の電気抵抗の湿度に
よる変化を測定することを原理とするものである。こう
した湿度分析計は、例えば米国特許第2,830,94
5号、第2,900,317号、第2,993,853
号、第3,146,181号、第3,147,202
号、第3,244,602号、第3,630,875
号、第3,799,846号、第3,926,745
号、第4,280,885号及び4,800,000号
に記載されている。
置は良く知られておりそして湿度分析計と呼ばれること
が多い。一つの重要な部類の湿度分析計は、分析計のセ
ル内に収蔵される燐酸(P2 O5 )の電気抵抗の湿度に
よる変化を測定することを原理とするものである。こう
した湿度分析計は、例えば米国特許第2,830,94
5号、第2,900,317号、第2,993,853
号、第3,146,181号、第3,147,202
号、第3,244,602号、第3,630,875
号、第3,799,846号、第3,926,745
号、第4,280,885号及び4,800,000号
に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においてセル
の動作温度に関して一貫した記載は存在しない。上記米
国特許第3,147,202号は、冷却用コイルの使用
を開示しそして「温度は好ましくは約−18〜10℃の
範囲にある」旨記載する。他方、上記米国特許第3,9
26,745号はこれと一致せずそして燐酸溶液が少な
くとも約50℃の温度に維持される方法を記載してい
る。
の動作温度に関して一貫した記載は存在しない。上記米
国特許第3,147,202号は、冷却用コイルの使用
を開示しそして「温度は好ましくは約−18〜10℃の
範囲にある」旨記載する。他方、上記米国特許第3,9
26,745号はこれと一致せずそして燐酸溶液が少な
くとも約50℃の温度に維持される方法を記載してい
る。
【0004】上記米国特許第3,147,202号に従
えば、セルを室温以下、例えば20℃に維持するために
は、セルから熱を除去することが必要である。しかし、
容易に入手しうる冷却手段の多くは多数の欠点を呈す
る。特に、水道水の使用は水道接続源を必要としそして
現場での分析計の使用を妨げる。CFC(塩素化−弗素
化炭化水素)のような相を変化する冷媒の使用は、継続
的な使用のためには相を液体に戻して変化させるには圧
縮機を必要とし、そしてCFCは大気に放出されるなら
オゾン層を破壊する。冷却目的でその使用を制限する法
律の制定が各国で考慮されつつある。
えば、セルを室温以下、例えば20℃に維持するために
は、セルから熱を除去することが必要である。しかし、
容易に入手しうる冷却手段の多くは多数の欠点を呈す
る。特に、水道水の使用は水道接続源を必要としそして
現場での分析計の使用を妨げる。CFC(塩素化−弗素
化炭化水素)のような相を変化する冷媒の使用は、継続
的な使用のためには相を液体に戻して変化させるには圧
縮機を必要とし、そしてCFCは大気に放出されるなら
オゾン層を破壊する。冷却目的でその使用を制限する法
律の制定が各国で考慮されつつある。
【0005】斯界で周知のように、燐酸は測定されるべ
き湿り気体と最初接触されるとき完全に乾燥していなけ
ればならない。従って、セルを通しての電流を周期的に
増加することによりセルをサイクル化即ち乾燥状態に再
生するのが一般的実施法である。この再生の例は、先に
挙げた米国特許第3,146,181号、第3,24
4,602号、第3,630,875号、第3,79
9,846号に示されている。
き湿り気体と最初接触されるとき完全に乾燥していなけ
ればならない。従って、セルを通しての電流を周期的に
増加することによりセルをサイクル化即ち乾燥状態に再
生するのが一般的実施法である。この再生の例は、先に
挙げた米国特許第3,146,181号、第3,24
4,602号、第3,630,875号、第3,79
9,846号に示されている。
【0006】しかしながら、先行技術、特に上記のよう
な文献が認識しなかったことは、大量の湿り気体がセル
の上流でシステム内に存在するとき起こる問題である。
これら問題としては、セルの応答時間が遅いこと、精確
な測定がなし得ない可能性があることそして1ppm以
下の濃度の少量の水分濃度を測定できないことが挙げら
れる。
な文献が認識しなかったことは、大量の湿り気体がセル
の上流でシステム内に存在するとき起こる問題である。
これら問題としては、セルの応答時間が遅いこと、精確
な測定がなし得ない可能性があることそして1ppm以
下の濃度の少量の水分濃度を測定できないことが挙げら
れる。
【0007】従って、本発明の課題は、従来の装置の上
述した問題を実質上呈さない湿り気体の含水量を精確に
測定するための装置を開発することである。
述した問題を実質上呈さない湿り気体の含水量を精確に
測定するための装置を開発することである。
【0008】本発明の別の課題は、水道水、相変化冷
媒、塩素化炭化水素或いは弗素化炭化水素いずれをも使
用しない改善された装置を開発することである。
媒、塩素化炭化水素或いは弗素化炭化水素いずれをも使
用しない改善された装置を開発することである。
【0009】本発明のまた別の課題は、迅速なセル応答
時間を有する改善された分析計を開発することである。
時間を有する改善された分析計を開発することである。
【0010】更に別の課題は、1ppm以下でさえもの
気体含水量を測定することのできる改善された分析計を
開発することである。
気体含水量を測定することのできる改善された分析計を
開発することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明に従
い設計された改善された装置により解決される。本発明
は、50ppm未満の水を含有する湿り気体の含水量を
精確に測定するための装置に関係する。本装置は、恒温
のヒートシンク、ラジエター、恒温のヒートシンクとラ
ジエターとの間に熱伝達関係で配列されるペルチェ型ヒ
ーター兼クーラーを備えている。ペルチェ型ヒーター兼
クーラーは、恒温のヒートシンクからラジエターへとま
たその逆に熱を伝達する。本装置はまた、恒温ヒートシ
ンクと熱接触状態にある燐酸感湿セル、湿り気体をセル
を通して流すための手段、及びセルにおける電流を測定
しそれにより湿り気体中の含水量を決定するための手段
を更に備えている。
い設計された改善された装置により解決される。本発明
は、50ppm未満の水を含有する湿り気体の含水量を
精確に測定するための装置に関係する。本装置は、恒温
のヒートシンク、ラジエター、恒温のヒートシンクとラ
ジエターとの間に熱伝達関係で配列されるペルチェ型ヒ
ーター兼クーラーを備えている。ペルチェ型ヒーター兼
クーラーは、恒温のヒートシンクからラジエターへとま
たその逆に熱を伝達する。本装置はまた、恒温ヒートシ
ンクと熱接触状態にある燐酸感湿セル、湿り気体をセル
を通して流すための手段、及びセルにおける電流を測定
しそれにより湿り気体中の含水量を決定するための手段
を更に備えている。
【0012】本発明装置は、燐酸と反応しない任意の気
体の含水量を測定するのに使用されうる。適当な気体の
例としては、空気、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭
素、メタン、エタン、ベンゼン等の炭化水素、アルゴ
ン、ヘリウム及びネオンのような貴ガスを挙げることが
できる。
体の含水量を測定するのに使用されうる。適当な気体の
例としては、空気、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭
素、メタン、エタン、ベンゼン等の炭化水素、アルゴ
ン、ヘリウム及びネオンのような貴ガスを挙げることが
できる。
【0013】
【作用】恒温のヒートシンクの凹所内に燐酸感湿セルが
装備される。ヒートシンクに隣り合ってラジエターは設
けられそしてヒートシンクとラジエターとの間に熱伝達
関係でペルチェ型ヒーター兼クーラーが配列される。電
流がペルチェ型ヒーター兼クーラーを通して流される。
電流の方向を選択することにより、一方の表面を加熱し
そして他方の表面を冷却することが可能である。ヒータ
ー兼クーラーを通していずれかの方向に電流を流すこと
は、ヒートシンク、従って燐酸感湿セルをその所望の温
度、好ましくは20℃以下に、一層良好には0〜15℃
に維持する作用をなす。この温度範囲では測定の精度は
極めて高い。セルの所望温度が設定され、測定器は所望
温度をセルの実際の温度と比較しそしてセルを所望の温
度に維持するためにセルを加熱或いは冷却するべく電流
を流す。湿り気体がセル内に導入され、湿り気体中の水
分がセル内の燐酸の電気抵抗を変化し、セルを可変抵抗
体とする。この可変抵抗体を通して流れる電流が測定器
により湿り気体における含水量として測定される。隔離
弁を使用して操作終了後セルを常に隔離状態に維持し、
装置のセルに通じるパイプをパージ気体の流れで掃気す
ることにより、操作切替中侵入した空気や湿分を速やか
に除去することができる。
装備される。ヒートシンクに隣り合ってラジエターは設
けられそしてヒートシンクとラジエターとの間に熱伝達
関係でペルチェ型ヒーター兼クーラーが配列される。電
流がペルチェ型ヒーター兼クーラーを通して流される。
電流の方向を選択することにより、一方の表面を加熱し
そして他方の表面を冷却することが可能である。ヒータ
ー兼クーラーを通していずれかの方向に電流を流すこと
は、ヒートシンク、従って燐酸感湿セルをその所望の温
度、好ましくは20℃以下に、一層良好には0〜15℃
に維持する作用をなす。この温度範囲では測定の精度は
極めて高い。セルの所望温度が設定され、測定器は所望
温度をセルの実際の温度と比較しそしてセルを所望の温
度に維持するためにセルを加熱或いは冷却するべく電流
を流す。湿り気体がセル内に導入され、湿り気体中の水
分がセル内の燐酸の電気抵抗を変化し、セルを可変抵抗
体とする。この可変抵抗体を通して流れる電流が測定器
により湿り気体における含水量として測定される。隔離
弁を使用して操作終了後セルを常に隔離状態に維持し、
装置のセルに通じるパイプをパージ気体の流れで掃気す
ることにより、操作切替中侵入した空気や湿分を速やか
に除去することができる。
【0014】
【実施例】図1及び2を参照すると、湿り気体源12の
含水量を精確に測定するための装置10が示されてい
る。湿り気体源12は好ましくは大気圧を超える圧力に
維持されている。しかし、本発明の広い様相において、
湿り気体の圧力はそれが装置10を通して流れるに充分
の圧力差が存在するかぎり大気圧以下となしうる。湿り
気体は広範囲の水を含有するものを対象とすることがで
きる。しかし、本装置は特に、1ppm以下の水を気体
の含水量を測定するのに有用である。特筆すべきは、本
発明装置は、50ppb以下の、更には30ppb以下
のそして10ppb以下さえもの含水量を分析すること
ができる。
含水量を精確に測定するための装置10が示されてい
る。湿り気体源12は好ましくは大気圧を超える圧力に
維持されている。しかし、本発明の広い様相において、
湿り気体の圧力はそれが装置10を通して流れるに充分
の圧力差が存在するかぎり大気圧以下となしうる。湿り
気体は広範囲の水を含有するものを対象とすることがで
きる。しかし、本装置は特に、1ppm以下の水を気体
の含水量を測定するのに有用である。特筆すべきは、本
発明装置は、50ppb以下の、更には30ppb以下
のそして10ppb以下さえもの含水量を分析すること
ができる。
【0015】装置10は、金属製の恒温のヒートシンク
14を具備している。ヒートシンク14には円筒状の凹
所16が形成されている。ヒートシンク14にはまた、
平面状の熱伝導表面18が形成されている。
14を具備している。ヒートシンク14には円筒状の凹
所16が形成されている。ヒートシンク14にはまた、
平面状の熱伝導表面18が形成されている。
【0016】装置10は、ヒートシンク14の平面状の
熱伝導表面18に平行にそしてそこに並置される平面状
熱伝導表面22を備える金属製ラジエター20を装備し
ている。
熱伝導表面18に平行にそしてそこに並置される平面状
熱伝導表面22を備える金属製ラジエター20を装備し
ている。
【0017】装置10には、ヒートシンク14の熱伝導
表面18に平行な第1熱伝達表面26とラジエター20
の熱伝達表面22に平行な第2熱伝達表面27を具備す
るペルチェ型ヒーター兼クーラー24が設けられる。こ
うして、ヒーター兼クーラー24の第1及び第2熱伝達
表面26、27はヒートシンク14の熱伝導表面18と
ラジエター20の熱伝達表面22との間に熱伝達関係で
配置される。第1熱伝達表面26はヒートシンク14と
接触状態にある。第2熱伝達表面27はラジエター20
と接触状態にある。
表面18に平行な第1熱伝達表面26とラジエター20
の熱伝達表面22に平行な第2熱伝達表面27を具備す
るペルチェ型ヒーター兼クーラー24が設けられる。こ
うして、ヒーター兼クーラー24の第1及び第2熱伝達
表面26、27はヒートシンク14の熱伝導表面18と
ラジエター20の熱伝達表面22との間に熱伝達関係で
配置される。第1熱伝達表面26はヒートシンク14と
接触状態にある。第2熱伝達表面27はラジエター20
と接触状態にある。
【0018】直流電流が導体29、30により2方向の
いずれかにペルチェ型ヒーター兼クーラー24を通して
流される。一方向において、熱は表面26から表面27
の方に伝達される。他方向において、熱は表面27から
表面26の方に伝達される。電流の方向を選択すること
により、一方の表面26或いは27を加熱しそして他方
の表面27或いは26を冷却することが可能である。ヒ
ーター兼クーラー24を通していずれかの方向に電流を
流すことは、ヒートシンク14をその所望の温度、好ま
しくは20℃以下に、一層良好には0〜15℃に維持す
る役目をなす。熱は、周囲に或いは周囲から伝導、対流
及び輻射により伝達され、それら作用のすべてがフィン
28、28’、28”のようなラジエター20における
フィンにより促進される。
いずれかにペルチェ型ヒーター兼クーラー24を通して
流される。一方向において、熱は表面26から表面27
の方に伝達される。他方向において、熱は表面27から
表面26の方に伝達される。電流の方向を選択すること
により、一方の表面26或いは27を加熱しそして他方
の表面27或いは26を冷却することが可能である。ヒ
ーター兼クーラー24を通していずれかの方向に電流を
流すことは、ヒートシンク14をその所望の温度、好ま
しくは20℃以下に、一層良好には0〜15℃に維持す
る役目をなす。熱は、周囲に或いは周囲から伝導、対流
及び輻射により伝達され、それら作用のすべてがフィン
28、28’、28”のようなラジエター20における
フィンにより促進される。
【0019】装置10にはまた、恒温のヒートシンク1
4の凹所16内において燐酸感湿セル32が装備され
る。セル32は、セル32及びヒートシンク14が常に
同じ温度にあるように恒温のヒートシンク14と熱接触
状態にある。セル32は湿り気体入口33及び出口34
を有している。本発明に有用なセルは、斯界で周知であ
りそして米国特許第2,830,945号、第2,90
0,317号及び4,800,000号に記載されてい
る。
4の凹所16内において燐酸感湿セル32が装備され
る。セル32は、セル32及びヒートシンク14が常に
同じ温度にあるように恒温のヒートシンク14と熱接触
状態にある。セル32は湿り気体入口33及び出口34
を有している。本発明に有用なセルは、斯界で周知であ
りそして米国特許第2,830,945号、第2,90
0,317号及び4,800,000号に記載されてい
る。
【0020】装置10は、湿り気体源12とセル32の
入口33と流通状態にある導管36を有する。パージ管
路38が導管36と流通している。パージ管路38と導
管36との接合部39はセル32の上流にある。パージ
管路38には、接合部39にすぐ隣り合って弁42が存
在する。導管36には接合部39の下流でそれにすぐ隣
り合って入口隔離弁44が存在する。セルの下流にも出
口隔離弁53が存在する。図6に示すような弁構成も可
能である。3方弁としての隔離弁44が導管36に設け
られ、弁42を有するパージ管路38がその一つの口に
接続される。
入口33と流通状態にある導管36を有する。パージ管
路38が導管36と流通している。パージ管路38と導
管36との接合部39はセル32の上流にある。パージ
管路38には、接合部39にすぐ隣り合って弁42が存
在する。導管36には接合部39の下流でそれにすぐ隣
り合って入口隔離弁44が存在する。セルの下流にも出
口隔離弁53が存在する。図6に示すような弁構成も可
能である。3方弁としての隔離弁44が導管36に設け
られ、弁42を有するパージ管路38がその一つの口に
接続される。
【0021】装置10には、燐酸感湿セル32における
電流を測定し、それにより湿り気体源12からの湿り気
体の水分量を決定するための測定器46が設けられる。
斯界で周知のように、測定器46は導体48、50によ
りセル32の両端に電位を印加する。セル32の所望温
度がノブ52により設定される。測定器46は所望温度
をセルの実際の温度と比較しそしてセルを所望の温度に
維持するためにセル32を加熱或いは冷却するべく導体
29、30を通して電流を通電せしめる。この型式のヒ
ーター兼クーラーは、MELCOR(Trenton J.J.,USA)編
「熱電素子による固態冷却(Solid State Cooling with
Thermoelectrics)、特に「フリジチップ小型セラミッ
クモジュール(Frigichip Miniature Ceramic Modules
)−シリーズFC」の章に記載されている。特に有用
なヒーター兼クーラーはフリジチップ(Frigichip )
「CP 1.4-71-06L 」として市販されている。
電流を測定し、それにより湿り気体源12からの湿り気
体の水分量を決定するための測定器46が設けられる。
斯界で周知のように、測定器46は導体48、50によ
りセル32の両端に電位を印加する。セル32の所望温
度がノブ52により設定される。測定器46は所望温度
をセルの実際の温度と比較しそしてセルを所望の温度に
維持するためにセル32を加熱或いは冷却するべく導体
29、30を通して電流を通電せしめる。この型式のヒ
ーター兼クーラーは、MELCOR(Trenton J.J.,USA)編
「熱電素子による固態冷却(Solid State Cooling with
Thermoelectrics)、特に「フリジチップ小型セラミッ
クモジュール(Frigichip Miniature Ceramic Modules
)−シリーズFC」の章に記載されている。特に有用
なヒーター兼クーラーはフリジチップ(Frigichip )
「CP 1.4-71-06L 」として市販されている。
【0022】操作において、温度はノブ52により設定
される。湿り気体が源12から導管36を通してセル3
2内に流れる。湿り気体中の水分がセル32内の燐酸の
電気抵抗を変化し、セルを可変抵抗体とする。この可変
抵抗体を通して流れる電流が測定器46により湿り気体
における水分の割合として測定される。
される。湿り気体が源12から導管36を通してセル3
2内に流れる。湿り気体中の水分がセル32内の燐酸の
電気抵抗を変化し、セルを可変抵抗体とする。この可変
抵抗体を通して流れる電流が測定器46により湿り気体
における水分の割合として測定される。
【0023】ペルチェ型効果そのものとここに記載した
特定の構造による冷却作用が水道水や相変化冷媒の使用
を回避する。更に、接合部39の周辺に配置された弁4
2及び44並びに弁53を含む特定の構造が最後の試験
からの系内の残留気体の量を最小限としそして異なった
サンプリング管路の試験が非常に短時間の内に実施され
ることを可能ならしめる。
特定の構造による冷却作用が水道水や相変化冷媒の使用
を回避する。更に、接合部39の周辺に配置された弁4
2及び44並びに弁53を含む特定の構造が最後の試験
からの系内の残留気体の量を最小限としそして異なった
サンプリング管路の試験が非常に短時間の内に実施され
ることを可能ならしめる。
【0024】図3を参照すると、熱調節した燐酸セルを
使用して測定した乾燥アルゴンの流れの含水量の経時変
化(曲線W:T=15℃)と熱調節しなかったセルを使
用して測定した同じ流れの含水量の経時変化(曲線Z)
が報告されている。曲線Zの広い変動巾はセル性能への
温度変化の重大な影響を示し、明らかにセルを温度調節
することの必要性を証明している。
使用して測定した乾燥アルゴンの流れの含水量の経時変
化(曲線W:T=15℃)と熱調節しなかったセルを使
用して測定した同じ流れの含水量の経時変化(曲線Z)
が報告されている。曲線Zの広い変動巾はセル性能への
温度変化の重大な影響を示し、明らかにセルを温度調節
することの必要性を証明している。
【0025】図4を参照すると、次の異なった量の水を
含有するアルゴンの4種の流れの本件出願人によりMICR
ODOWSER として販売される湿度分析計に熱調節セルをく
みこんだ本発明装置を通して様々の温度で測定した含水
量を報告したものである:流れI:実用上零、流れI
I:120ppb、流れIII:250ppb、流れI
V:780ppb。
含有するアルゴンの4種の流れの本件出願人によりMICR
ODOWSER として販売される湿度分析計に熱調節セルをく
みこんだ本発明装置を通して様々の温度で測定した含水
量を報告したものである:流れI:実用上零、流れI
I:120ppb、流れIII:250ppb、流れI
V:780ppb。
【0026】図面の曲線II〜IVから、湿り気体の場
合には11〜23℃範囲内の含水量は個々にほぼ一定で
あることは明らかである。これに対し、気体が乾燥して
いるとき(曲線I)温度はバックグラウンド雑音に顕著
な影響を与える。事実、温度が23℃から15℃に減少
する結果として、バックグラウンド雑音は元の値の50
%以上も減少する。
合には11〜23℃範囲内の含水量は個々にほぼ一定で
あることは明らかである。これに対し、気体が乾燥して
いるとき(曲線I)温度はバックグラウンド雑音に顕著
な影響を与える。事実、温度が23℃から15℃に減少
する結果として、バックグラウンド雑音は元の値の50
%以上も減少する。
【0027】このグラフはまた、別の観点から、最適温
度が10〜15℃の範囲内にあることを示している。こ
の範囲内では測定値のぶれはない。従って、米国特許第
3,147,202号に教示されたような低温への要求
による高価な冷媒の必要性はない。
度が10〜15℃の範囲内にあることを示している。こ
の範囲内では測定値のぶれはない。従って、米国特許第
3,147,202号に教示されたような低温への要求
による高価な冷媒の必要性はない。
【0028】図5は相順次しての測定において本発明の
有用性を示すグラフである。乾燥アルゴンからなる第1
の流れが本発明に従う湿度分析計(15℃に温度調節)
に通される。セル出口での含水量は図に示されるように
18ppbであった。その後、弁42、44及び53を
閉じそして隔離したセルを大気湿分から分離した状態に
保持した。分析計を続いて切りそして新しい気体源に接
続しそして新しい気体を供給した。セルを常に隔離状態
に維持することにより(即ち、隔離弁44及び53を閉
鎖状態に維持することにより)、弁42は開かれそして
装置の内パイプ(セルの外側)はパージ気体の流れで掃
気され、こうして操作に切替中侵入した空気や湿分を速
やかに除去することができる。最終的に、隔離弁44、
53は再開されそして新たな分析が実施される。この方
法により、幾つかの分析試験の各々に必要とされる時間
は、従来技術の分析計で必要とされた24時間に対して
2〜3時間へと大幅に減縮された。
有用性を示すグラフである。乾燥アルゴンからなる第1
の流れが本発明に従う湿度分析計(15℃に温度調節)
に通される。セル出口での含水量は図に示されるように
18ppbであった。その後、弁42、44及び53を
閉じそして隔離したセルを大気湿分から分離した状態に
保持した。分析計を続いて切りそして新しい気体源に接
続しそして新しい気体を供給した。セルを常に隔離状態
に維持することにより(即ち、隔離弁44及び53を閉
鎖状態に維持することにより)、弁42は開かれそして
装置の内パイプ(セルの外側)はパージ気体の流れで掃
気され、こうして操作に切替中侵入した空気や湿分を速
やかに除去することができる。最終的に、隔離弁44、
53は再開されそして新たな分析が実施される。この方
法により、幾つかの分析試験の各々に必要とされる時間
は、従来技術の分析計で必要とされた24時間に対して
2〜3時間へと大幅に減縮された。
【0029】
【発明の効果】本装置は特に、1ppm以下の水を気体
の含水量を測定するのに有用である。特筆すべきは、本
発明装置は、50ppb以下の、更には10ppb以下
さえもの含水量を分析することができる。ペルチェ型ヒ
ーター兼クーラーを通していずれかの方向に電流を流す
ことは、ヒートシンク、従って燐酸感湿セルをその所望
の温度、好ましくは20℃以下に、一層良好には0〜1
5℃に維持する。この温度範囲では測定の精度は極めて
高い。これにより、水道水や相変化冷媒の使用が回避さ
れる。更に、隔離弁を使用して湿り気体導入管路をパー
ジ可能としたことにより、最後の試験からの系内の残留
気体の量を最小限としそして操作に切替中侵入した空気
や湿分を速やかに除去することができる。この方法によ
り、幾つかの分析試験の各々に必要とされる時間は、従
来技術の分析計で必要とされた24時間に対して2〜3
時間へと大幅に減縮され、異なったサンプリング管路の
試験が非常に短時間の内に実施されることを可能ならし
める。
の含水量を測定するのに有用である。特筆すべきは、本
発明装置は、50ppb以下の、更には10ppb以下
さえもの含水量を分析することができる。ペルチェ型ヒ
ーター兼クーラーを通していずれかの方向に電流を流す
ことは、ヒートシンク、従って燐酸感湿セルをその所望
の温度、好ましくは20℃以下に、一層良好には0〜1
5℃に維持する。この温度範囲では測定の精度は極めて
高い。これにより、水道水や相変化冷媒の使用が回避さ
れる。更に、隔離弁を使用して湿り気体導入管路をパー
ジ可能としたことにより、最後の試験からの系内の残留
気体の量を最小限としそして操作に切替中侵入した空気
や湿分を速やかに除去することができる。この方法によ
り、幾つかの分析試験の各々に必要とされる時間は、従
来技術の分析計で必要とされた24時間に対して2〜3
時間へと大幅に減縮され、異なったサンプリング管路の
試験が非常に短時間の内に実施されることを可能ならし
める。
【0030】本発明の具体例について説明したが、本発
明の範囲内で多くの変更をなしうることを銘記された
い。
明の範囲内で多くの変更をなしうることを銘記された
い。
【図1】本発明の装置の一部破除した正面図である。
【図2】図1の2−2線に沿う部分断面図である。
【図3】燐酸感湿セルの経時的性能に及ぼす温度変化の
影響を示すグラフである。
影響を示すグラフである。
【図4】燐酸感湿セルの満足すべき性能を得るに当り温
度制御の重要性を示すグラフである。
度制御の重要性を示すグラフである。
【図5】代表的な気体の含水量測定操作の様相を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図6】弁系統の別の具体例を示す。
10 装置 12 湿り気体源 14 恒温のヒートシンク 16 凹所 18 熱伝導表面 20 ラジエター 22 熱伝導表面 24 ペルチェ型ヒーター兼クーラー 26 第1熱伝達表面 27 第2熱伝達表面 28 フィン 29、30 導体 32 燐酸感湿セル 33 入口 34 出口 36 導管 38 パージ管路 39 接合部 42 弁 44 入口隔離弁 46 測定器 48、50 導体 52 ノブ 53 出口隔離弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファブリツィオ・ドニ イタリア国ミラノ、ビア・ボンコンパニ、 36 (72)発明者 アントニオ・コッポラ イタリア国トゥラーテ、ビア・エッセ・ペ リコ、6エレ
Claims (10)
- 【請求項1】 50ppm未満、更には1ppm未満さ
えもの水を含有する湿り気体の含水量を精確に測定する
ための装置にして、(A)恒温のヒートシンク(14)
と、(B)ラジエター(20)と、(C)前記恒温のヒ
ートシンク(14)と前記ラジエター(20)との間に
熱伝達関係で配列され、該恒温のヒートシンクから該ラ
ジエターへとまたその逆に熱を伝達するペルチェ型ヒー
ター兼クーラー(24)と、(D)該恒温のヒートシン
ク(14)と熱接触状態にある燐酸感湿セル(32)
と、(E)湿り気体を前記燐酸感湿セル(32)を通し
て流すための手段(36、33、34)と、(F)前記
燐酸感湿セル(32)における電流を測定しそれにより
湿り気体中の含水量を決定するための手段(46)とを
備える湿り気体の含水量を精確に測定するための装置。 - 【請求項2】 前記恒温のヒートシンク(14)が金属
製である請求項1の装置。 - 【請求項3】 前記ラジエター(20)が金属製である
請求項1の装置。 - 【請求項4】 前記燐酸感湿セル(32)を加熱するた
めに前記ペルチェ型ヒーター兼クーラー(24)を通し
て電流を第1の方向に流すための手段(29、30)を
更に含む請求項1の装置。 - 【請求項5】 前記燐酸感湿セル(32)を冷却するた
めに前記ペルチェ型ヒーター兼クーラー(24)を通し
て電流を第2の方向に流すための手段(29、30)を
更に含む請求項1の装置。 - 【請求項6】 (G)大気圧を超える圧力にある湿り気
体源(12)と、(H)前記湿り気体源(12)と前記
燐酸感湿セル(32)の入口と流通状態にある導管(3
6)と、(I)前記導管(36)と流通状態にありそし
て前記燐酸感湿セル(32)の上流で接合部(39)を
有するパージ管路(38)と、(J)前記パージ管路
(38)において前記接合部(39)にすぐ隣り合って
設けられる弁(42)と、(K)前記導管(36)にお
いて前記接合部(39)にすぐ隣り合う下流に設けられ
る入口隔離弁(44)と、(L)前記導管(36)にお
いて前記燐酸感湿セル(32)の下流に設けられる出口
隔離弁(53)とを更に含む請求項1の装置。 - 【請求項7】 前記恒温のヒートシンク(14)が金属
製であり、筒状の凹所(16)を有しそして平面状の熱
伝導表面(18)を備え、前記ラジエター(20)が金
属製でありそして恒温のヒートシンク(14)の平面状
の熱伝導表面(18)に平行に間隔をおいて並置される
平面状の熱伝導表面(22)を備え、前記ペルチェ型ヒ
ーター兼クーラー(24)は前記恒温のヒートシンク
(14)と前記ラジエター(20)との間に熱伝達関係
で配置されそして平行に並置される第1熱伝達表面(2
6)及び第2熱伝達表面(27)を有し、この場合該第
1熱伝達表面(26)は前記ヒートシンク(14)と接
触状態にありそして該第2熱伝達表面(27)は前記ラ
ジエター(20)と接触状態にあり、電流が該ペルチェ
型ヒーター兼クーラー(24)を通して第1熱伝達表面
(26)を加熱しそして第2熱伝達表面(27)を冷却
するために或いは第1熱伝達表面(26)を冷却しそし
て第2熱伝達表面(27)を加熱するために2方向のい
ずれかに流され、前記ヒートシンク(14)を20℃以
下に、好ましくは0〜15℃の温度に維持するために前
記ヒーター兼クーラー(24)を通していずれかの方向
に電流を流すための手段(29、30)が設けられ、前
記燐酸感湿セル(32)は前記恒温のヒートシンク(1
4)の筒状の凹所(16)に置かれ、湿り気体入口(3
3)と出口(34)とを具備しそして恒温のヒートシン
クと同じ温度に実質上維持される請求項6の装置。 - 【請求項8】 3方弁としての隔離弁(44)が導管
(36)に設けられ、弁(42)を有するパージ管路
(38)がその一つの口に接続される請求項6の装置。 - 【請求項9】 請求項1の装置を使用して50ppb以
下、好ましくは30ppb以下の気体含水量を精確に測
定する方法。 - 【請求項10】 請求項9の装置を使用して10ppb
以下の気体含水量を精確に測定する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ITMI912941A IT1251763B (it) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | Dispositivo per misurare con precisione la presenza di umidita' |
IT91A002941 | 1991-11-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05240824A true JPH05240824A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=11361032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4317954A Pending JPH05240824A (ja) | 1991-11-06 | 1992-11-04 | 気体の含水量を精確に測定するための装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5343735A (ja) |
EP (1) | EP0541495B1 (ja) |
JP (1) | JPH05240824A (ja) |
AT (1) | ATE148559T1 (ja) |
DE (1) | DE69217163T2 (ja) |
IT (1) | IT1251763B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007010326A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Futaba Electronics:Kk | 匂い測定装置と匂い測定方法 |
KR100796935B1 (ko) * | 2006-05-30 | 2008-01-22 | 한국과학기술연구원 | 수분응축현상을 이용한 오일 내 수분함량 측정장치 및측정방법 |
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DE19543770C2 (de) * | 1995-11-24 | 1998-11-05 | Metallgesellschaft Ag | Vorrichtung zur Messung von kondensierter Feuchtigkeit in Vorrichtungen und/oder Rohrleitungen der chemischen Technik und deren Verwendung |
US5712421A (en) * | 1996-01-30 | 1998-01-27 | Arizona Instrument Corporation | Moisture analyzer |
DE19622530A1 (de) * | 1996-06-05 | 1997-12-11 | Testo Gmbh & Co | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln insbesondere des Feuchtegehalts eines Meßgasstroms |
US6035698A (en) * | 1998-03-31 | 2000-03-14 | Lewin; Henry | Apparatus for testing humidity of gas stream |
Family Cites Families (16)
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