JPH06337254A

JPH06337254A - 液中水分測定装置

Info

Publication number: JPH06337254A
Application number: JP14850593A
Authority: JP
Inventors: Kunimitsu Tamura; 邦光田村; 聖記 ▲つる▼戸; Kiyonori Tsuruto; Isao Tazawa; 勇夫田澤
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1993-05-27
Publication date: 1994-12-06
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JP2646420B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で且つ精度が高く、しかも校正の容易
な、低コストの油中水分測定装置を提供する。【構成】油中水分測定装置は、油中の水分を検知する
ための静電容量型水分センサーＳと、この静電容量型水
分センサーＳの静電容量Ｃの変化に応じて出力する周波
数Ｆが変化するＣＲ発信回路を備えたセンサー処理部１
０と、下記演算式に従って前記センサー処理部２０から
の出力周波数（Ｆ）を水分濃度（Ｌ）に換算する演算処
理部を備えたマイクロコンピュータ２０と、このマイク
ロコンピュータ２０からの水分濃度出力を表示する水分
値表示部３０とを有する。【数１】ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＡ、Ｂ、βは、油種によって決
定される定数である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば絶縁油や冷凍機
等の潤滑油、溶剤、燃料及び石油化学原料等の石油製品
等の種々の液中に含有される水分量、即ち、水分濃度を
検知するための測定装置（以下「液中水分測定装置」と
いう。）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気絶縁油は、油中に水分が含
有されるのを嫌うために、製油所において出荷の際、脱
水剤や真空浄油機などのような適当な手段で脱水し、そ
の水分監視を行っている。又、変電所、発電所等におい
て使用される油入型変圧器、油入型変成器などの電気設
備においても電気設備の予防保全上その水分監視が重要
な項目となっている。

【０００３】又、最近冷蔵庫、自動車用エアコン等に使
用される潤滑油は、フロンガス規制を背景にした冷媒変
更が余儀なくされており、そのために、従来の鉱油か
ら、合成系の潤滑油であるエステルやＰＡＧ（ポリアル
キレングリコール）に変わりつつある。これら合成系潤
滑油は、鉱油より吸湿性が高く、過度に吸湿すると加水
分解或は酸化劣化を生じて潤滑性が低下し、機械の正常
な動作を妨げることが知られている。また、例えば、ジ
ェット燃料については、航空機が成層圏を飛行する際、
水分が含まれていると凍結し、燃料ラインを目詰まりさ
せることが知られている。

【０００４】このような理由のために、潤滑油やその他
の各種の石油製品等に含有された水分量を検知する必要
性が増加している。

【０００５】従来から、このような液中の水分検知は、
カールフイッシャー法に代表される電量滴定法が主流を
占めている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来行
なわれているカールフイッシャー法などの電量滴定法
は、バッチ式の測定法であるために、現場で油を一定量
サンプリングし、それを試験室に運び分析装置にかけて
測定するという手順が踏まれており、現場にて迅速に対
応できないという問題、更には、連続監視ができないと
いう問題があった。

【０００７】このような問題を解決するにはオンライン
方式の液中水分測定装置が望まれるが、未だ斯かる要求
を十分に満足せしめる、市場で入手可能な本格的な製品
はない。

【０００８】更に別の問題として、上述の電量滴定装置
のような湿式分析装置は形が大きく、持ち運びが不便で
あるという問題があった。このために、小型で、持ち運
び可能の、所謂ポータブルタイプの液中水分測定装置が
望まれるが、この目的に適し、十分な性能を有する製品
を市場で見出すことはできない。

【０００９】他方、技術的にはこのような目的の製品に
適するセンサーとして、従来からアルミニウム陽極酸化
膜型の水分センサーが検討されてきた。このセンサーの
特長は、小型であり且つ直接液中に置き使用できること
である。

【００１０】アルミニウム陽極酸化膜型水分センサーの
検知原理は、被検知対象の液中にセンサーを置くと水分
がセンサーと液の界面に吸着し、電気的静電容量を発生
する。静電容量は、水分子の吸着量に対応し、又、吸着
量は、液中の水分濃度に対応するために、このセンサー
を使用して液中の水分検知が可能である。

【００１１】しかしながら、このような従来技術は、元
来気体中の水分検知技術の応用であり、これをそのまま
液中の水分検知に応用し、水分量を直接、濃度、例えば
ｐｐｍにて表示しようとすると技術上の困難が生ずる。

【００１２】即ち、通常、斯かる水分センサーの出力信
号、例えば静電容量、抵抗、インピーダンス等の電気信
号は、或る種の電気回路でそれに対応する別のパラメー
タ（位相、周波数、電圧など）へと電気的に変換され、
又、その出力様式も電気信号でアナログ或はディジタル
の両方あり、最終的には適当な変換手段で濃度（ｐｐ
ｍ）に変換される。

【００１３】この一連のプロセスにおける問題は、水分
センサーから発生してくる静電容量等の大きさと水分濃
度との関係が直線的ではないことにある。つまり、温度
によって変わり、又、その関係も、各センサー間に特性
の差があるためにセンサー毎に異なる。

【００１４】このために、従来では、例えば静電容量Ｃ
と水分濃度Ｗのデータテーブルを作成するか、又は、静
電容量Ｃを変換した別の電気信号Ｊと、水分濃度Ｗのデ
ータテーブルを作成して、それらをＲＯＭに書き込み、
測定回路内に組み込んだマイクロコンピュータのＰＧＭ
（プログラミング）により、信号Ｃ又はＪに対応した水
分濃度Ｗを適宜引き出して適当な電気回路で処理して濃
度（ｐｐｍ）表示をさせていた。

【００１５】このような従来方法の問題点は、データテ
ーブルを作成するために実験データを多くとる必要があ
ること、又、それもセンサー毎にとる必要があるため
に、実験工数が膨大になり製品自体がコスト高になるこ
とである。更に、センサーは、通常、経時変化を起こす
ので定期的に校正しなければならないが、校正の度に多
くの工数を要する実験が必要とされる。更に、上述のよ
うな設計の測定装置では使用現場での校正は困難であ
る。

【００１６】従って、本発明の目的は、小型で且つ精度
が高く、しかも校正の容易な、低コストの液中水分測定
装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
液中水分測定装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、液中の水分を検知するための静電容量型水分センサ
ーと、前記静電容量型水分センサーの静電容量の変化に
応じて出力する周波数が変化するＣＲ発信回路を備えた
センサー信号処理部と、下記演算式（３）に従って前記
センサー信号処理部からの出力周波数（Ｆ）を水分濃度
（Ｌ）に換算する演算処理部を備えたマイクロコンピュ
ータと、前記マイクロコンピュータからの水分濃度出力
を表示する水分値表示部とを備えたことを特徴とする液
中水分測定装置である。

【００１８】

【数３】ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、液種及びセンサーによって決定
される定数である。

【００１９】好ましくは、前記センサー処理部からの出
力周波数（Ｆ）は、下記演算式（４）にて水分濃度に換
算される。

【００２０】

【数４】ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＡ、Ｂ、βは、液種及びセンサ
ーによって決定される定数である。

【００２１】更に、好ましくは、前記定数Ａ、Ｂ、β
は、外部操作により入力され、又、前記定数Ｘ、Ｙ、Ｚ
に関するデータは、マイクロコンピュータの記憶部に内
蔵され、電源投入時に上記演算式（３）或は（４）に入
力され、演算される。

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係る液中水分測定装置を図面
を参照しながら油中の水分を測定する場合を例にして、
更に詳しく説明する。本発明の液中水分測定装置は、図
１及び図２に概略その構成が示されるように、基本的に
は、油中の水分量を検知する静電容量型の、例えばアル
ミニウム陽極酸化膜型センサーのような水分センサーＳ
と、この静電容量型水分センサーＳの静電容量の変化に
応じて出力する周波数が変化するＣＲ発信回路を備えた
センサー信号処理部１０と、所定の演算式に従って前記
センサー信号処理部１０からの出力周波数（Ｆ）を水分
濃度（Ｌ）に換算する演算処理部を備えたマイクロコン
ピュータ２０と、このマイクロコンピュータ２０からの
水分濃度出力を表示する水分値表示部３０とを有する。

【００２３】最初に、本発明に従った油中における水分
量測定原理について説明する。

【００２４】油を含めた液体中に溶解している成分の多
くは、その成分の分子が固／液界面で吸着する際、単分
子吸着をすることが知られている。この場合多くは、吸
着量と成分濃度の関係は、図４に示すようなラングミュ
ア（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）型の吸着等温線をとる。

【００２５】本発明者らは、油中水分濃度の低い範囲で
は水分吸着量が静電容量を支配する誘電率に影響を与え
ると考え、油中の水分量と静電容量との関係もラングミ
ュア型の曲線となるのではないかと考えた。

【００２６】このような本発明者らの考えの下に、多く
の研究実験を行なった結果、アルミニウム陽極酸化膜型
センサーにおいて、カールフィッシャー法で測定した油
中の水分濃度（Ｌ₁ ）とＬＣＲメーターで測定した静電
容量（Ｃ）との関係が、図５に示すように、ラングミュ
ア型の吸着等温線と同じ形になることを見出した。

【００２７】この関係を数式で表すと、代表的には下記
の式（５）のようになる。

【００２８】

【数５】ここで、Ｘ_C ＝Ｃ−Ｘ_B 、Ｘ_B はベースの容量、Ｘ_S は
Ｘ_C の飽和値である。

【００２９】上記関係式（５）を得るに至った経緯につ
いて説明すると、次の通りである。

【００３０】油中における水分センサーの出力静電容量
（Ｃ）は、ＬＣＲメータによる計測によれば、上述のよ
うに、図５に示すように、低濃度領域から立ち上がり、
次第に漸近的に一定の値に近付く。この現象は、気相中
での水分検知とは全く異なる。これは、センサー表面に
て、気相中では多分子吸着が行なわれているのに対し
て、油中では単分子吸着が行なわれているからであると
思われる。

【００３１】このような考えに基づくと、下記の式
（６）が成り立つ。

【００３２】

【数６】ここで、ｎ：水分子１個が吸着サイト１個を含有す
るときの油分子１個が占有する吸着サイト数Ｍ：１個の油分子Ｐ：センサー表面の１個の吸着サイトＮ₀ ：油分子によって占有された吸着サイト数Ｌ₁ ：油中水分の活動度Ｎ₁ ：水分子によって占有された吸着サイト数Ｌ₂ ：油の活動度上記式（６）は平衡関係にあるから、

【００３３】

【数７】

【００３４】

【数８】ここで、Ｎ：全吸着サイト数Ｋ：平衡定数

【００３５】上記式（６）、（７）にて、Ｌ₂ は、油の
活動度であるが、事実上多量にあるので１とし、又、Ｌ
₁ は、油中水分の活動度であるが水分濃度が希薄なので
濃度に置き換えることができる。

【００３６】このような前提に、上記式（７）、（８）
より、下記の式（９）が得られる。

【００３７】

【数９】上記式（９）にて、Ｎ₁ ／Ｎは、表面被覆率（θ）に相
当する。

【００３８】

【数１０】である。

【００３９】上記式（９）を、表面被覆率（θ）を用い
て表すと、

【００４０】

【数１１】となり、この式（１１）は、ラングミュア型吸着等温式
と同じ形となる。

【００４１】ここで、実際にＬＣＲメータ計測により得
られた静電容量Ｃは、図５に示すように、水分濃度で変
化するＸ_C 成分と、水分濃度が零の時にセンサーが固有
に有するＸ_B 成分（ベース容量）、及び飽和時のＸ_C 成
分に相当するＸ_S 成分からなることが理解される。

【００４２】今、表面被覆率θ＝Ｘ_C ／Ｘ_S と仮定する
（この根拠は、静電容量の変化量Ｘ_C が油／固体界面で
水の誘電率が一定であるとすれば、水の吸着量に比例す
ると考えられるためである。）と、式（１１）は、ラン
グミュア型吸着等温式と同じ形の上述の式（５）に書き
換えることができる。もし、ラングミュア型の単分子吸
着が成り立っているならば、この式（５）に関し、Ｌ₁
に対してＬ₁ ／Ｘ_C をプロットすると、直線関係が得ら
れるはずである。

【００４３】本発明者らは、上記式（５）が実際に成り
立つものか否かを確認するために、実際に、鉱油系電気
絶縁油及びエステル系冷凍機油について、油中水分濃度
Ｌ₁と静電容量Ｃとの関係を調べた。Ｌ₁ に対してＬ₁
／Ｘ_C をプロットした結果が図６及び図７に示される。

【００４４】これら図６及び図７をみると、Ｌ₁ とＬ₁
／Ｘ_C との間には直線関係が成立しており、本発明者ら
の上記考えが正しいことが立証された。

【００４５】つまり、上述したように、例えばアルミニ
ウム陽極酸化膜型センサーのような静電容量型水分セン
サーを使用して油中の水分濃度を計測した場合に、油中
の水分濃度と静電容量との関係は、上記式（５）にて表
すことができ、その関係曲線は、ラングミュア型の吸着
等温線と同じ形になることが分かった。このような報告
は、本発明者らの知る限りにおいて、現在までどの研究
報告、特許文献などにも見出すことはできない。

【００４６】また、本発明は、上述の理由から油中の水
分のみならず個／液界面でラングミュア型の単分子吸着
をし、かつ液体との誘電率の差が大きい成分の濃度測定
にも利用できる。例えば、鉱油の誘電率はε＝１〜２で
あり、水はε＝７８．５で、ｎ−ヘキサンはε＝１．８
９、ベンゼンはε＝２．３である。従って、ｎ−ヘキサ
ンやベンゼン中の水分も全く同様に適用できることは自
明である。

【００４７】上記式（５）において、平衡定数Ｋは、そ
の大きさはセンサーの個体差、油の種類によって異な
る。実験の結果から、例えば油が鉱油の場合は、０．０
１５〜０．０５１であり、またエステル等の合成潤滑油
では１．５×１０^-3〜５．４×１０^-3である。

【００４８】従って、実際の液中水分測定装置では、上
記式（５）を含んだアルゴリズムを有する水分検出回路
を設計に織り込めば、静電容量値から水分濃度値への計
算が容易となり最終的に精度の高い「ｐｐｍ」表示が可
能となる。

【００４９】次に、本発明の液中水分測定装置にて、水
分センサーＳの静電容量Ｃをその後の取扱いが容易な電
気信号に変えるためのセンサー信号処理部１０、即ち、
変換回路について説明する。

【００５０】水分センサーＳの静電容量Ｃをその後の取
扱いが行い易い電気信号に変えるためには、幾通りかの
変換回路が考えられ、例えば、周波数に変換する、電圧
に変換する、位相差に変換する電気回路等が考えられ
る。

【００５１】本発明者らは、変換回路として静電容量を
周波数に変換する方式を検討した。この方式は、出力と
して一定レベルの電圧、例えば波高５Ｖのパルス電圧を
出力し、その周波数が静電容量に対応する構成とされ
る。この方式は、Ｓ／Ｎ比の良い出力形態が確保できる
という利点を有する。一例としてシュミット回路を応用
した変換回路を有するセンサー信号処理部１０が図１に
示される。

【００５２】図１に示すセンサー信号処理部１０の変換
回路は、原理的にはＣＲ発信回路であって、本実施例で
は、例えばＣ−ＭＯＳ型のシュミットインバータ１１
と、このインバータ１１の入出力間（帰還回路）に接続
されたパルス周波数決定用素子である固定抵抗器Ｒと、
インバータ１１の入力側に接続された静電容量Ｃ’と、
この静電容量素子Ｃ’と上記シュミットインバータ１１
の入力側との間に直列に接続されたもう１つのパルス周
波数決定用素子である静電容量型センサーＳとにて構成
され、油中の水分量に起因したセンサーＳの静電容量
（Ｃ）の変化に対応して周波数（Ｆ）が変動するパルス
信号を出力する。なお、センサーＳと並列に接続された
抵抗器Ｒ’はセンサーＳに直流電圧成分がかからないよ
うにするためのものである。通常、水分センサーとして
酸化アルミニウムなどからなるセンサーが用いられるの
で、直流電圧成分が印加されると、分極、絶縁破壊など
によりセンサー特性の劣化などが生じ易くなるので、こ
れを防止するためである。パルス発生回路からのパルス
信号は、第２のＣ−ＭＯＳ型のシュミットインバータ１
２にてそのパルス波形が反転された同じ周波数の出力電
圧とされ、マイクロコンピュータ２０に供給される。マ
イクロコンピュータ２０は、センサー信号処理部１０か
らの周波数Ｆをカウントするカウント部、カウント部か
らの信号を所定の演算式にて演算し水分濃度ｐｐｍに換
算する演算処理部などを有する。

【００５３】本実施例における変換回路１０で出力され
る周波数と静電容量の関係は、下記の式（１２）のよう
に表わされる。

【００５４】

【数１２】ここで、Ｆ：出力周波数Ｃ：水分センサーの静電容量（Ｃ＝Ｘ_C ＋Ｘ_B ）Ｘ_C ：水分濃度で変化する成分Ｘ_B ：水分センサーの固有成分（ベース容量）Ｃ’：回路定数（静電容量）Ｒ：回路定数（抵抗）ｋ：回路の特性係数

【００５５】従って、上記式（５）と式（１２）とを利
用して、周波数から液中水分濃度を求める自動演算のた
めの関係式を求めることができる。水分濃度Ｌと出力周
波数Ｆの関係式は、次の式（１３）の通りである。

【００５６】

【数１３】

【００５７】なお、Ｘ₁ 、Ｘ₂ は、例えば高濃度（Ｌ
₁ ）、中濃度（Ｌ₂ ）、低濃度（Ｌ₃）の３点の水分濃
度にてそれぞれ実際に測定して得られた周波数値Ｆ₁ 、
Ｆ₂ 、Ｆ₃ を式に代入することにより得ることができ
る。

【００５８】ここで、上記式（１３）を実験により検証
した結果、図８のように、上記式（１３）による計算値
と実測値とが良く一致することが明らかになった。即
ち、油中水分測定装置における計算のアルゴリズムに、
基本的に、上記式（１３）を用いれば、式（１３）の逆
極数として水分濃度Ｌ（ｐｐｍ）を算出し、表示するこ
とが可能である。

【００５９】そこで、上記式（１３）を変形して、マイ
クロコンピュータ２０の演算処理部における計算のアル
ゴリズムに適したものとするべく、種々検討した。その
結果、製品に具体化するには、下記の式（１４）に変形
することが極めて好適であることが分かった。

【００６０】

【数１４】

【００６１】上記式（１４）の係数Ｘ、Ｙ、Ｚは、測定
する液種に対しての各センサー固有の定数であり、従っ
て、上記より理解されるように、例えば高濃度（Ｌ
₁ ）、中濃度（Ｌ₂ ）、低濃度（Ｌ₃ ）の３点の水分濃
度にてそれぞれ実際に測定して得られた周波数値Ｆ₁ 、
Ｆ₂ 、Ｆ₃ を式に代入することにより得ることができ
る。これら数値データは、液中水分測定装置のマイクロ
コンピュータのＲＯＭに記憶させておき、電源投入時に
定数Ｘ、Ｙ、Ｚを計算し、計測時に式（１４）に入力す
ることができる。図９に、本発明に従った液中水分測定
装置による水分量検知測定結果と、カールフィッシャー
法による測定結果を示す。両測定結果の間に相関がある
ことが分かる。

【００６２】本発明の液中水分測定装置は、上述のよう
に、実測値Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｆ₁、Ｆ₂ 、Ｆ₃ を入力
することにより、上記式（１４）を含んだアルゴリズム
にて液体中の水分量測定が可能であるが、現実には、長
期の使用などによりセンサーの出力特性が変化し、カー
ルフィッシャー法で測定した測定値と、本発明の測定装
置の表示値との間にズレが生じる場合がある。この場合
には、式（１４）の代わりに、次の式（１５）を使用す
れば良い。

【００６３】

【数１５】ここで、Ｌ：液中水分濃度（ｐｐｍ）Ｆ：測定周波数（ＫＨｚ）Ａ、Ｂ、β：補正係数

【００６４】上記式（１５）に基づく校正方法を、図１
０を参照して、説明する。（１）始めに、液中水分測定装置にて実測して得られ
る、Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｆ₁ 、Ｆ₂ 、Ｆ₃ の数値を装置
に設けられた設定スイッチ４０を操作して入力する。こ
のとき、Ａ＝０、Ｂ＝０、β＝１とする。（２）上記（１）の後、カールフィッシャー法による実
測水分濃度と、測定装置の表示との関係をチェックす
る。実測水分濃度と測定装置の表示との関係が、図１０
に示すように、目標のａからｂのようにズレた場合に
は、以下のような校正を行なう。（３）β補正係数を入力する。

【００６５】測定装置の特性は、曲線ｂ’から曲線へ
と移動する。（４）Ａ補正係数を入力する。

【００６６】測定装置の特性は、曲線から曲線へと
移動する。（５）Ｂ補正係数を入力する。

【００６７】測定装置の特性は、曲線が平行移動して
目標曲線ａ’へと移動する。これにより、実測水分濃度
と測定装置の表示との間に存在したズレがなくなる。即
ち、実測水分濃度と測定装置の表示との関係は、ｂが目
標のａと一致するように補正される。

【００６８】このような校正方法を採用することによ
り、検知対象油種を、極端に性質の異なる、例えばトラ
ンス油からエステルに変えたような場合にも、本発明の
液中水分測定装置は極めて有効に機能することができ
る。

【００６９】次に、上記補正係数Ａ、Ｂ、βの求め方に
ついて説明する。

【００７０】上記式（１５）中の定数Ａ、Ｂ、βは、測
定する水分濃度範囲において任意の２点の水分濃度とそ
のときの液中水分測定装置の出力周波数からの計算値と
して得ることができる。つまり、水分濃度と周波数をそ
れぞれＬ_a 、Ｌ_b 、Ｆ_a 、Ｆ_b とすると、下記の式（１
６）となる。

【００７１】尚、Ｆ_a 、Ｆ_b における式（１５）による
計算値をＬ_a ’、Ｌ_b ’とすると、

【００７２】

【数１６】

【００７３】ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、上述したように、
任意の水分濃度、例えば高濃度（Ｌ₁ ）、中濃度（Ｌ
₂ ）、低濃度（Ｌ₃ ）と、そのときの周波数出力Ｆ₁ 、
Ｆ₂ 、Ｆ₃ から計算される液体の種類に関する定数であ
り、上述と同様に、次の式（１７）により求められる。

【００７４】

【数１７】

【００７５】上記校正方法を適用してトランス油、エス
テルなどを測定した場合のカールフィッシャー法による
実測水分濃度と、検知器の表示との関係が図１１及び図
１２に示される。これらの図から、上記式（１５）に従
った計算アルゴリズムを含んだ演算処理部を有するマイ
クロコンピュータに対して、測定時に、カールフィッシ
ャー法による実測値と検知器の表示が合うように数値を
調整して、補正係数Ａ、Ｂ、βを設定スイッチによりイ
ンプットすることにより、本発明の測定装置を好適に校
正することができ、それによって、種々の液体の水分検
知に適用し得る。

【００７６】本発明に従った液中水分測定装置の操作手
順を示すフロー図の一実施例を図３に示す。

【００７７】図３について説明すると、先ず、装置の電
源がＯＮ又はリセットされると（ステップ１）、装置の
初期化が行なわれ（ステップ２）、演算式（１４）或は
（１５）のＸ、Ｙ、Ｚを、装置に設けられた設定スイッ
チ４０を操作して入力するか、或は予め記憶部のＲＯＭ
に貯蔵されている定数Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｆ₁ 、Ｆ₂、
Ｆ₃ から計算する。

【００７８】次に、設定モードの必要があるか否かを調
べ、必要とあれば、定数Ａ、Ｂ、βを、装置に設けられ
た設定スイッチ４０などを用いて入力する。もし、この
ときオペレータなどが勝手に外部から定数の入力をする
のを防止したい場合には、装置内に内部スイッチを設
け、このスイッチがＯＦＦの時は、外部入力が不可能と
することもできる。又、設定モードには、アラーム設定
（ＨＩ、ＬＯ）を含むことができ、水分値が許容範囲外
となった時に警報を発するように構成することができ
る。

【００７９】設定モードには、サンプル時間の設定を含
むことができ、定数Ａ、Ｂ、β及びアラームの設定が終
わるか、或はその必要がない場合には、次にサンプル時
間の設定を行なう（ステップ５）。例えばサンプル時間
は１秒とされる。

【００８０】次に、ステップ６にて計測を行ない、セン
サー処理部１０からマイクロコンピュータ２０へと１秒
間のパルス数を周波数（Ｆ）とする信号が入力され、カ
ウンタ部でその周波数がカウントされる。計測時には、
好ましくは、水分量測定と同時に油の温度を温度センサ
ー（サーミスタなど）にて計測し、その計測結果がマイ
クロコンピュータ２０に入力され、センサー信号処理部
１０からの信号の温度補正が行なわれる（ステップ
７）。

【００８１】次に、マイクロコンピュータ２０の演算部
にて、演算式（１４）或は（１５）を用いて演算され
（ステップ８）、センサー信号処理部１０を介してコン
ピュータ２０に入力された水分センサーＳの信号が、最
終的に水分値表示部３０にて水分濃度（ｐｐｍ）により
表示される（ステップ９）。

【００８２】尚、上記において、定数Ａ、Ｂ、β及び
Ｘ、Ｙ、Ｚは全て外部操作により入力しても良く、ま
た、全て予め、マイクロコンピュータの記憶部に記憶さ
せ、電源投入時に自動的に演算部に設定して、演算でき
るようにしても良い。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液中
水分測定装置は、液中の水分を検知するための静電容量
型水分センサーの静電容量の変化に応じて、ＣＲ発信回
路により周波数の変化に変換し、その信号をマイクロコ
ンピュータにより演算して水分濃度をｐｐｍにて出力す
る構成とされるために、小型で且つ精度が高く、しかも
校正の容易であり、低コストであるという特長を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液中水分測定装置の一実施例の概
略構成図である。

【図２】本発明に係る液中水分測定装置の一実施例の概
略構成ブロック図である。

【図３】本発明に係る液中水分測定装置の一実施例の操
作手順を示すフロー図である。

【図４】ラングミュア型吸着等温線の一例を示す図であ
る。

【図５】液中水分濃度と静電容量の関係曲線の一例を示
す図である。

【図６】水分センサーの特性を示す図である。

【図７】水分センサーの特性を示す図である。

【図８】液中水分濃度と水分センサーの出力周波数の関
係を示す図である。

【図９】本発明に係る液中水分測定装置の出力と、カー
ルフィシャー法による実測値のと関係を示す図である。

【図１０】本発明に従った校正方法の原理を説明する図
である。

【図１１】本発明に係る液中水分測定装置における、校
正前と校正後における本発明に係る液中水分測定装置の
出力と、カールフィシャー法による実測値のと関係を示
す図である。校正前は、トランス油に係るＸ、Ｙ、Ｚの
データを入力し、Ａ＝０、Ｂ＝０、β＝１．０として水
分測定を行なった結果であり、校正後はこれに本発明の
方法により、Ａ、Ｂ、βを求めて、それで校正した後の
測定結果である。

【図１２】本発明に係る液中水分測定装置における、校
正前と校正後における本発明に係る液中水分測定装置の
出力と、カールフィシャー法による実測値のと関係を示
す図である。校正前は、トランス油に係るＸ、Ｙ、Ｚの
データを入力し、Ａ＝０、Ｂ＝０、β＝１．０として水
分測定を行なった結果であり、校正後はこれに本発明の
方法により、Ａ、Ｂ、βを求めて、それで校正した後の
測定結果である。

【符号の説明】

１０センサー信号処理部１１、１２シュミットインバータ２０マイクロコンピュータ３０水分値表示部Ｓ静電容量型水分センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液中の水分を検知するための静電容量型
水分センサーと、前記静電容量型水分センサーの静電容
量の変化に応じて出力する周波数が変化するＣＲ発信回
路を備えたセンサー信号処理部と、下記演算式（１）に
従って前記センサー信号処理部からの出力周波数（Ｆ）
を水分濃度（Ｌ）に換算する演算処理部を備えたマイク
ロコンピュータと、前記マイクロコンピュータからの水
分濃度出力を表示する水分値表示部とを備えたことを特
徴とする液中水分測定装置。【数１】ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、液種及びセンサーによって決定
される定数である。
【請求項２】前記センサー信号処理部からの出力周波
数（Ｆ）は、下記演算式（２）にて水分濃度に換算され
る請求項１の液中水分測定装置。【数２】ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＡ、Ｂ、βは、液種及びセンサ
ーによって決定される定数である。
【請求項３】前記定数Ａ、Ｂ、βは、外部操作により
入力される請求項２の液中水分測定装置。
【請求項４】前記定数Ｘ、Ｙ、Ｚに関するデータは、
マイクロコンピュータの記憶部に内蔵され、電源投入時
に上記演算式に入力され、演算される請求項１、２又は
３の液中水分測定装置。