JPH1183807A

JPH1183807A - ガス濃度測定装置

Info

Publication number: JPH1183807A
Application number: JP23686497A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hoshino; 隆之干野; Sadao Okada; 貞夫岡田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】被検ガス中の除湿を電子冷却素子で行うこと
により、保守を容易にする。【解決手段】紫外線発生源２１から光電面１４に紫外
線を照射して光電子を放射させ、除湿した被検ガス中の
酸素及び対象ガスを光電子によりイオン化させ、イオン
の移動速度差により被検ガス中の対象ガスを検出するガ
ス濃度測定装置において、被検ガスを電子冷却素子２３
の低温側で冷却して結露させることにより除湿し、電子
冷却素子２３の高温側で紫外線発生源２１を加熱するよ
うにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気中のハロゲ
ン系ガスの濃度を測定するガス濃度測定装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のガス濃度測定装置の構成図
である。図４において、１はガス導入室で、光電面２、
加速電極３、シールド電極４が配置され、被検ガスが導
入口１ａから排出口１ｂへ流れる。なお、シールド電極
は接地されている。５はランプ室で、水銀ランプ６が配
置されている。７は両室１，５間に配置された石英ガラ
スで、水銀ランプ６からの紫外線を透過させてガス導入
室１の光電面２に照射させる。８は加速電極３に接続さ
れた加速電源、９は光電面２に接続された検出抵抗、１
０はフロントカラムで、吸入された被検ガスの除湿を行
う。１１はリアカラムで、紫外線の電離によって発生し
たオゾンを吸収する。１２はポンプで、被検ガスを吸入
する。

【０００３】次に動作について説明する。図４におい
て、例えば水銀ランプ６を２ＫＨｚでＯＮ／ＯＦＦした
場合、紫外線がメッシュ状の加速電極３を通過して光電
面２に当たり、光電面２から光電子が放射される。この
状態において、例えば対象ガスのＳＦ₆（六弗化硫黄）
ガスを含む空気が被検ガスとして吸入される。この場
合、水分が含まれた被検ガスがガス導入室１に導入され
ると、水もイオン化されるので検出精度が低下する。そ
こで、フロントカラム１０で除湿された被検ガスがガス
導入室１に導入される。ガス導入室１に導入された被検
ガス中のＯ₂及びＳＦ₆がイオン化されＯ₂ ^-及びＳＦ
₆ ^-となる。各イオンは光電面２と加速電極３間に加え
られた電界により等速度で移動する。そこで、Ｏ₂ ^-及
びＳＦ₆ ^-の移動速度が異なるのを利用して、イオンの
移動により検出抵抗９に流れる電流を処理することによ
り、被検ガス中に含まれるＳＦ₆ガスの濃度を検出す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス濃度測定装
置は以上のように構成されているので、フロントカラム
よりガス導入室１に水分が導入されるのを防止するた
め、吸湿剤を常に交換して良好な状態に維持する必要が
あり、保守が面倒であるという問題点があった。

【０００５】また、水銀ランプ３は低温の環境において
は紫外線の発生量が低下するので、光電面２からの光電
子の放出量が減少するため、測定精度が低下するという
問題点があった。

【０００６】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、被検ガスの除湿を電子冷却素子
で行うことにより、保守を容易にすることができるガス
濃度測定装置を提供するものである。

【０００７】また、低温の環境においても測定精度が低
下するのを抑制することができるガス濃度測定装置を提
供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
ガス濃度測定装置は、紫外線発生源から光電面に紫外線
を照射して光電子を放射させ、除湿した被検ガス中の酸
素及び対象ガスを光電子によりイオン化させ、イオンの
移動速度差により被検ガス中の対象ガスを検出するガス
濃度測定装置において、被検ガスを電子冷却素子の低温
側で冷却して結露させることにより除湿し、電子冷却素
子の高温側で紫外線発生源を加熱するようにしたもので
ある。

【０００９】請求項２の発明に係わるガス濃度測定装置
は、紫外線発生源から光電面に紫外線を照射して光電子
を放射させ、除湿した被検ガス中の酸素及び対象ガスを
光電子によりイオン化させ、イオンの移動速度差により
被検ガス中の対象ガスを検出するガス濃度測定装置にお
いて、被検ガスを電子冷却素子の低温側で冷却して結露
させることにより除湿し、電子冷却素子の高温側で光電
面を加熱するようにしたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は実施の形態１を示す構成図であ
る。図１において、１３はガス導入室で、導入口１３ａ
及び排出口１３ｂを有する。１４はガス導入室１３に配
置された光電面で、紫外線が照射されると光電子を放出
する。１５はガス導入室１３に配置された加速電極、１
６は接地されたシールド電極で、ガス導入室１３に配置
されている。１７は光電面１４に接続された検出抵抗、
１８は加速電極１５に接続された加速電源である。１９
は紫外線を透過させる石英ガラスで、光電面１４と対向
するように配置されている。２０はランプ室で、ガス導
入室１３と隣接して配置されている。２１はランプ室２
０に配置された水銀ランプ等の紫外線発生源で、石英ガ
ラス１９を介して光電面１４に紫外線を照射する。

【００１１】２２は除湿室で、導入口２２ａ、給気口２
２ｂ及び排水口２２ｃを有する。２３は例えばペルチェ
素子等の電子冷却素子で、低温側が除湿室２２側に、高
温側がランプ室２０側になるように配置されている。２
４は接続管で、除湿室２２の給気口２２ｂとガス導入室
１３の導入口１３ａとを接続している。２５は排水溜
で、除湿室２２の排水口２２ｃに接続されている。２６
はガス導入室１３の排出口１３ｂに接続されたリアカラ
ムで、紫外線電離によって発生した被検ガス中のオゾン
を吸収する。２７はポンプで、被検ガスを吸入する。

【００１２】次に動作について説明する。図１におい
て、電子冷却素子２８の高温側で紫外線発生源２１を加
熱する。そして、紫外線発生源２１を例えば２ＫＨｚで
ＯＮ／ＯＦＦさせ、発生した紫外線を光電面１４に照射
して光電子を発生させておく。そして、例えば濃度測定
の対象ガスであるＳＦ₆ガスを絶縁に使用した電気機器
等のガス漏れを測定する場合、ポンプ２７を始動してガ
ス漏れが発生しそうな個所の空気を、被検ガスとして導
入口２２ａから除湿室２２へ吸入する。除湿室２２内は
電子冷却素子２３により冷却されているので、除湿室２
２内に吸入された被検ガスの温度が下がって被検ガス中
の水分が結露する。そして、結露した水は排水溜２５へ
排除される。除湿された被検ガスは接続管２４を通って
導入口１３ａからガス導入室１３へ入る。そして、光電
面１４と加速電極１５との間を通過するとき、光電面１
４から放射された光電子により被検ガス中のＯ₂及びＳ
Ｆ₆がイオン化される。

【００１３】光電面１４と加速電極１５との間に加えら
れた電界により、Ｏ₂及びＳＦ₆のイオンはそれぞれ異
なった速度で等速移動する。このイオンの移動により検
出抵抗１７に式（１）に示す変位電流ｉが流れる。式
（１）において、ｅはイオンの電荷、Ｖｋはイオンの速
度、ｄは光電面と加速電極との間の距離、ｎはイオンの
数である。ここで、ｅ、Ｖｋ及びｄは一定である。した
がって、変位電流ｉはイオンの数ｎに比例する。

【００１４】

【数１】

【００１５】図２は水銀ランプ２１のＯＮ／ＯＦＦ制御
とイオン電流との関係を示す説明図である。図２におい
て、（ａ）は水銀ランプ２１のＯＮ／ＯＦＦの状態を示
す。（ｂ）（ｃ）はそれぞれイオンＯ₂ ^-及びＳＦ₆ ^-
の電流を示す。まず、Ｏ₂ ^-電流は（ｂ）に示すように
時刻ｔ＝０で水銀ランプ２１がＯＮされると、光電面１
４の近傍でＯ₂ ^-が次々に発生して、等速で加速電極１
６へ向かって移動し、イオンの数が時間と共に増加して
変位電流ｉ₁が次第に増える。そして、ｔ＝０に発生し
たイオンが加速電極１６に到達した時刻ｔ₁₀に水銀ラン
プ２１をＯＦＦすると新しいイオンの発生がなくなるの
で、変位電流ｉ₁は減少して時刻ｔ₂で零になる。

【００１６】次にＳＦ₆ ^-電流は、（ｃ）に示すように
ＳＦ₆ ^-の移動速度がＯ₂ ^-より遅いので時刻ｔ＝０で
発生したＳＦ₆ ^-がｔ＝１０では加速電極１５に到達し
ていない。しかし、水銀ランプ２１は時刻ｔ₁₀でＯＦＦ
されているので、時刻ｔ＝０で発生したＳＦ₆ ^-が加速
電極１５に到達する時刻ｔ₁₁までは、イオンの数が一定
で変位電流ｉ₂が一定となる。この結果、Ｏ₂ ^-電流と
の間に位相差θが発生する。実際は（ｂ）（ｃ）が合成
された波形となるので、合成波形と（ａ）の波形との位
相遅れを位相検波して直流出力とし、直流出力により指
示計を振らせてＳＦ₆ガスの濃度を得ることができ
る。なお、ランプ室２０の温度を検出してランプ室２０
の温度を制御するようにすれば、紫外線発生源２１を良
好な状態で動作させることができる。

【００１７】以上のように、除湿室２２に吸引した被検
ガスを電子冷却素子２３の低温側で冷却し結露させて除
湿することにより保守を容易にすると共に、除湿された
被検ガスをガス導入室１３に導入してイオン化させるの
で、対象ガスの濃度測定精度を向上させることができ
る。

【００１８】また、紫外線発生源２１は低温では効率が
低下するので、電子冷却素子２３の高温側で紫外線発生
源２１を加熱することにより、低温で紫外線の発生量が
低下するのを抑制して光電子の放出量の減少するのを抑
制できるため、対象ガスの濃度測定精度を向上させるこ
とができる。

【００１９】実施の形態２．図３は実施の形態２の構成
図である。図３において、１３〜２２，２４〜２７は実
施の形態１のものと同様のものである。２８は例えばペ
ルチェ効果を利用した電子冷却素子で、低温側が除湿室
２２側に、高温側がガス導入室１３側になるように配置
されている。

【００２０】次に動作について説明する。図３におい
て、電子冷却素子２８の高温側で光電面１４を加熱す
る。そして、除湿室２２で除湿された被検ガスが導入口
１３ａからガス導入室１３に導入され、以後は実施の形
態１と同様の動作を行う。

【００２１】以上のように、除湿室２２に吸引した被検
ガスを電子冷却素子２８の低温側で冷却し結露させて除
湿することにより保守を容易にすると共に、除湿された
被検ガスをガス導入室１３に導入してイオン化させるの
で、対象ガスの濃度測定精度を向上させることができ
る。

【００２２】また、光電面１４からの放出電子の量は周
囲温度の二乗に比例する項を含むので、電子冷却素子２
８の高温側で光電面１４を加熱することにより、光電面
１４から光電子が放射され易くなるため、低温の環境に
おける対象ガスの濃度測定精度を向上させることができ
る。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、被検ガスを電
子冷却素子の低温側で冷却し結露させて除湿することに
より保守を容易にすると共に、被検ガス中の水分を除去
して対象ガスをイオン化させることにより、水のイオン
による誤差を除去できるため濃度測定の精度向上を図る
ことができる。また、電子冷却素子の高温側で紫外線発
生源を加熱することにより、低温で紫外線の発生量が低
下するのを抑制できるので、対象ガスのイオン化を促進
して濃度測定の精度向上を図ることができる。

【００２４】請求項２の発明によれば、被検ガスを電子
冷却素子の低温側で冷却し結露させて除湿することによ
り保守を容易にすると共に、被検ガス中の水分を除去し
て対象ガスをイオン化することにより、水のイオンによ
る誤差を除去できるため濃度測定の精度向上を図ること
ができる。また、電子冷却素子の高温側で光電面を加熱
することにより、光電面から光電子が放射され易くな
り、対象ガスのイオン化が促進されるので、濃度測定の
精度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の構成図である。

【図２】図１の動作を示す説明図である。

【図３】この発明の実施の形態２の構成図である。

【図４】従来のガス濃度測定装置の構成図である。

【符号の説明】

１４光電面、２１紫外線発生源、２３、２８電子
冷却素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線発生源から光電面に紫外線を照射
して光電子を放射させ、除湿した被検ガス中の酸素及び
対象ガスを上記光電子によりイオン化させ、イオンの移
動速度差により上記被検ガス中の上記対象ガスを検出す
るガス濃度測定装置において、上記被検ガスを電子冷却
素子の低温側で冷却して結露させることにより除湿し、
上記電子冷却素子の高温側で上記紫外線発生源を加熱す
るようにしたことを特徴とするガス濃度測定装置。
【請求項２】紫外線発生源から光電面に紫外線を照射
して光電子を放射させ、除湿した被検ガス中の酸素及び
対象ガスを上記光電子によりイオン化させ、イオンの移
動速度差により上記被検ガス中の上記対象ガスを検出す
るガス濃度測定装置において、上記被検ガスを電子冷却
素子の低温側で冷却して結露させることにより除湿し、
上記電子冷却素子の高温側で上記光電面を加熱するよう
にしたことを特徴とするガス濃度測定装置。