JPS5812545B2 - アルゴンガスチユウ ノ スイソノウドレンゾクソクテイホウ - Google Patents

アルゴンガスチユウ ノ スイソノウドレンゾクソクテイホウ

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JPS5812545B2
JPS5812545B2 JP49050931A JP5093174A JPS5812545B2 JP S5812545 B2 JPS5812545 B2 JP S5812545B2 JP 49050931 A JP49050931 A JP 49050931A JP 5093174 A JP5093174 A JP 5093174A JP S5812545 B2 JPS5812545 B2 JP S5812545B2
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高荷智
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高温ナトリウムで水を加熱して水蒸気を作
る高速炉用蒸気発生器等において、水一ナトリウム系を
隔離する隔壁に漏洩が生ずると、水一ナトリウム反応を
起して機器の損傷を生ずる所から、ナトリウム系自由液
面上に允填されたカバーガス、一般には、アルゴンガス
中の水素濃度を常時監視する必要があるが、このような
アルゴンガス中の微量水素ガスを検出でき、おつ迅速に
連続測定が可能な新規な方法に関する。
この種の従来公知の測定法にはプロセスガスクロマトグ
ラフ法および金属透過膜法がある。
プロセスガスクロマトグラフ法は、第１図に示すように
、試料ガス１をオートマチックサンプラー２により間欠
的に採取し、これをキャリャーガス３で分離カラム４へ
送入して不純物の分離を行ない、熱伝導度検出器５で検
知し、記録する。
図中、６は恒温槽、γは記録計である。
この分析システムは迅速性の観点から水素以外の不純物
ガスがないと仮定し、カラム４から水素か溶出する時間
を極力短くして、分析時間の間隔を約３分に設定してい
る。
このため、次の問題が生ずる。■ 水素以外の不純物ガ
ス、主として酸素や窒素があると水素との分離が不完全
なため、水素と同時に溶出されるので、水素検出値に正
の誤差を与え、測定の価値をなくする。
■ 水素以外の不純物ガスと水素を完全に分離しようと
すれば、分析時間の間隔は５分以上を必要とするため、
水−ナトリウム反応を早期発見するための検出装置とし
ての役割が果せない。
■ 水素測定は間欠的であり、連続測定はできない。
■ 本装置は大型で複雑なため、設置場所も限定される
うえ、コストも高い。
金属透過膜法は、水素とアルゴンとを分別するのに、ニ
ッケルまたはパラジウムの薄膜が水素のみを選択的に拡
散透過させるという特性を利用し、水素を連続的に測定
するものであって、第２図に示すように、電気炉１２に
より透過膜１１とハウジング１３とを４５０〜５００℃
に保持し、この空間にアルゴンを導入する。
一方、透過膜１１の内側および水素検出器１４は真空ボ
ンプ１５および拡散ポンプ１６で真空にするが、これら
の系内を一定真空度とするため、排気側と検出器側の間
にオリフイス１７を入れておく。
アルゴン中の水素は透過膜１１を通過し、水素検出器１
４（電離真空計）により真空度変化として連続測定され
る。
ところがこの方法には次のような問題点がある。
■ 透過膜は水素の透過率を良くするため、極力薄膜例
えば５０〜１００μとする。
このため熱応力による亀裂、変形および破損を生じ易い
。
■ 透過膜を通過するのは水素のみであるとし、透過膜
内の真空度変化をもって水素とみなしているが、ミクロ
的な亀裂が生ずると微量のアルゴンは透過膜を通して水
素検出計に流入するうえ、電離真空計素子は接触するガ
スの質量数が大きいほどその感度も増大するので、大き
な誤指示を与える可能性がある。
■ 試料ガス中に炭化水素ガスの混入や金属蒸気などが
あると、透過膜面の浸炭現象による膜破損の原因を作る
。
また、膜面に炭化物や金属蒸気が付着すると透過率を低
下させる原因ともなる。
■ 透過膜の劣化および微小亀裂を予知できない。
この発明は、被検アルゴンガス組成の如何を問わず、よ
り簡単且つ確実にアルゴンと水素のみを含む２成分系ガ
スとし、微量な水素ガスでも迅速に連続して測定できる
方法を提供すべく種々研究の結果完成したものであって
、その要旨とするところは、不純物を含む被検アルゴン
ガスを連続して高温の金属チタン又はジルコニウムを通
過させることによりアルゴンと水素のみを含む２成分系
ガスとなし、これを熱伝導検出器に導きその熱伝導率を
連続して測定することを特徴とするアルゴンガス中の水
素濃度連続測定法である。
以下、更に詳述すると、被検アルゴンガス中の不純物と
しては、水素、酸素、一酸化炭素、炭酸ガスおよび炭化
水素などが通常考えられ、これら不純物のうち水素とは
反応性が乏しいが他の不純物とはよく反応するものとし
て、所謂金属ゲッターと称されるチタン又はジルコニウ
ムがあり、これらは２００〜６００℃で水素と反応して
水素化物を形成し、７００〜１１００℃では酸化物、窒
化物および炭化物などを形成することはよく知られてい
るとおりである、（英国特許第１１８６５５５号明細書
参照）。
いま上記金属ゲツターの温度を２０℃から１１００℃ま
で昇温しながら、そのゲツタ一温度と不純物の濃度との
関係を求めた一例を示すと、第３図のようになる。
実験条件は下記のとおりである。
０ゲツター：スポンジ状チタン、８〜１２ｍｅｓｈ ｓ
允填量８７ｇ１かさ比重 １． ４ １ ９／ｃｃ，允填層長１５０ｍｍＯＨ２，
Ｎ２，０２を含有せしめた合成試料アルゴンガス流量：
２〜４ ｌ ，／ｍｉｎＯ空間速度（ ｓｐａｃｅ
ｖｅｌｏｃｉｔｙ） ： ４０００／ｂｒ〔流量（ ｃ
ｃ／Ｈ ｒ ） ／允填容積（ＣＣ）） ０石 英 管：長さ５５０ｍｍ×外経２３ｍｍ‰×肉厚
１５ｍｍ Ｏパラメーター：ゲツタ一温度（２００〜１１００°Ｃ
１ ５０〜１００°Ｃ 間隔） 図から明らかなように、水素は２００〜７５０℃で反応
し、８００℃以上ではほとんど反応しない。
また、酸素および窒素はそれぞれ３００℃および５００
℃から反応しはじめ、それぞれ８００℃および９００℃
以上で完全な反応を示している。
すなわち、ゲツタ一温度を９００゜Ｃ以上とすれば、不
純物中の水素はゲツターの反応に与らない。
また酸素や窒素は完全にゲッターで除去される。
一酸化炭素や炭酸ガスもゲツターと反応して酸化物や炭
化物を形成することになる。
したがって、試料である被検アルゴンガスを連続して高
温金属ゲツターを通過させることによりアルゴンと水素
のノみを含む２成分系ガスとしてとり出すことができる
訳である。
一方、アルゴンおよび水素のガス熱伝導率はそれぞれ３
．８８および４ １． ８ ４ｃａｌ．／ｓｅｃ −ｃ
ｍ ・ｄｅｇ（０゜Ｃにおいて）と顕著な差かあるから
、アルゴンガス中に存在する水素量に応じてその熱伝導
率は大きく変化するから、上記２成分系ガスを直接、熱
線ブリッジ式の熱伝導度検出器に導入して連続測定する
ことにより、アルゴンガス中の水素濃度を連続して知る
ことかできるのである。
この発明の方法を実施するための装置は至極簡単である
。
第４図の実線はその全体を、また第５図には第４図の不
純物除去部の詳細を示している。
第４図の例では、合成試料アルゴンガスボンベ３１から
は減圧弁３２、ニードルバルブ３３、ストップバルブ３
４、不純物除去部３９、ストップバルブ３６．３７を経
て熱伝導度検出器４１より熱伝導度検出器４１の試料ガ
ス側４３へ、一方、キャリャー用アルゴンガスボンベ４
５からは熱伝導度検出器４１を経て対照側４４へ送り、
不純物除去部３９は、第５図のように、ゲツター４６を
允填した石英管５１とゲツターを加熱するための発熱体
５２を設けた電気炉４９とから構成され、アルゴンガス
を予熱するためガス入口側４８には２〜３ｍｍｔ７５の
石英球４７を允填した層が設けてある。
５０は放熱防止用レンガ、５３はガス出口である。
いま、ゲツター４６として１４〜２８メッシュ一のスポ
ンジ状のチタンを用い、これを電気炉４９で１０００±
１５℃に保持し、ボンベ３１内の合成試料アルゴンガス
を空間速度約４ ０ ０ ０ ／Ｈで流し熱伝導度検出
器ＴＣＤ４１で連続測定した結果を下表左側に示す。
この発明による結果が正しい値を示すかどうかを判断す
る基準として完全に水素、酸素、窒素を分離測定できる
ガスクロマトグラフ４２およびストップバルプ３８（第
４図参照）を使用し、表中ＧＣ指示値として示した。
本表からこの発明は多成分系不純物ガスを含むアルゴン
ガス中の水素をきわめて精度よく、簡単に連続測定でき
ることが明らかである。
参考までに高温金属ゲツターを通過させることなくＴＣ
Ｄで測定した場合を、表の右側に記載した。
これは第４図でバイパス管４０およびストップバルブ３
５を使用し、不純物除去部３９を通過させないで熱伝導
度検出器４１で測定したものである。
本表から、高温金属ゲツターを使用しない場合には、Ｔ
ＣＤの指示値は水素、酸素および窒素の総括熱伝導度と
して検知されるため、ＧＣ分析値が示す標準値より常に
過大な指示値を示すことがわかる。
以上の説明から明らかなように、高温金属ゲツターを通
過した試料ガスは、アルゴンと水素のみを含む２成分系
ガスとすることができるので、直接熱線ブリッジ式の熱
伝導度検出器に導入することにより、アルゴン中の水素
を連続かつ正確に測定できる。
しかも被検アルゴンガスが熱伝導度検出器に至るまでの
時間応答性は、装置内を通るガスの線速度を高めること
により秒単位のきわめて高い応答が得られる。
一方、金属ゲツターの不純物除去能力は被検アルゴンガ
スの空間速度に依存するので、線速度を高くしても允填
長さにより容易に補正でき、従来法の装置にくらべ設計
が一段と容易である。
また高温金属ゲツタ一部と熱伝導度検出器はコンパクト
にまとめることができるし、回転可動部がないから保守
がきわめて簡単である。
このようにこの発明はアルゴンガス中の水素濃度連続測
定法として甚だ優れている。
【図面の簡単な説明】
第１図はプロセスガスクロマトグラフ法、第２図は金属
透過膜法の説明図、第３図はゲツタ一温度に対するＨ２
，０２，Ｎ２濃度を示す図、第４図および第５図はこの
発明を実施するための装置の説明図である。 ３９・・・不純物除去部、４１・・・熱伝導度検出器、
４６・・・ゲツター、４７・・・石英球、４９・・・電
気炉、５１・・・石英管、５２・・・発熱体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 水素、酸素一酸化炭素、炭酸ガス及び炭化水素のす
    べてあるいはその一部を含む被検アルゴンガスを連続し
    て９００℃〜１１００゜Ｃの金属チタン又はジルコニウ
    ムを通過させることによりアルゴンと水素のみを含む２
    成分系ガスとなし、これを熱伝導検出器に導きその熱伝
    導率を連続して測定することを特徴とするアルゴンガス
    中の水素濃度連続測定法。
JP49050931A 1974-05-08 1974-05-08 アルゴンガスチユウ ノ スイソノウドレンゾクソクテイホウ Expired JPS5812545B2 (ja)

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