JPS5847414Y2 - 酸素分析計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、磁気風を利用した酸素分析計に関するもの
であり、さらに詳しくは応答性のすぐれた酸素分析計を
提供しようとするものである。

従来工業用の酸素分析計としては、価格、安定性などの
面から磁気風を利用したものがもつとも多く使われてい
る。

磁気風を利用した酸素分析計の原理は、すでに良く知ら
れているように、磁場の中に熱線素子を置き、この中に
測定対象である酸素を含有する試料ガスを導くと、熱線
素子の近傍にある酸素の体積磁化率が減少し、磁場に勾
配を生ずる。

このような磁場の勾配と熱線素子による温度勾配とによ
って磁気風といわれるガスの流れが生じる。

この場合、磁場の強さ、圧力、周囲温度等を一定に保て
ば磁気風の強さは試料ガス中の酸素濃度に比例する。

従来、この磁気風の測定は、前記の熱線素子が磁気風に
よって冷却されると電気抵抗が変化することを利用して
、ブリッジ回路によって測定している。

このような従来の酸素分析計においては、前記熱線素子
が磁気風により冷却され、平衡状態に達するまで、かな
りの時間（９０％応答時間：１０秒前後）を要している
。

上述のような応答性のわるい従来の酸素分析計では分析
時間がむだであるほか、瞬間的な燃焼（爆発）の排ガス
あるいは人体の呼吸のように、きわめて迅速に酸素濃度
が変化するような試料ガスが分析できないなど種々の欠
点を有している。

この考案は応答性のすぐれた、安定した磁気風穴酸素分
析計を提供しようとするもので、その特徴とするところ
は、電流によって加熱された熱線素子の磁気風の冷却作
用による抵抗変化に対し、この抵抗変化を補償するよう
に前記電流を自動的に調整し、これに要した電流量を測
定することにより、試料ガス中の酸素濃度を計測するよ
うに構成したものである。

図面の実施例によって、さらに詳しく説明する。

第１図は従来の磁気風穴酸素分析計の原理を示している
。

第２図は、この考案の一実施例を示している。

第３図は、従来の装置とこの考案の装置における実験デ
ータの比較を示したものである。

第１図の従来の磁気風穴酸素分析計において１は測定側
熱線素子、２は基準側熱線素子、３は測定熱線素子に設
けられた磁石、４，５は抵抗であり、熱線素子１，２お
よび抵抗４，２および抵抗４，５によりブリッジ回路を
構成している。

６は、ブリッジ回路を付勢する直流電源であり、これに
より熱線素子１および２が加熱されている。

７は、ブリッジの不平衡検出器、すなわち酸素濃度指示
計である。

前記熱線素子１および２には、図示のようにチャンバ８
．９が設けられている。

１０は、チャンバ８に設けられたガス導入管、１１はチ
ャンバ８，９を連結する連通管、１２はチャンバ９に設
けられたガス排出管である。

上述のような従来の実施例において、熱線素子１および
２は、電源６より供給される電流によって加熱され、あ
る温度において熱平衡状態を保っている。

この状態において、ブリッジが平衡するように設定する
ことにより指示計７には出力が現われない。

さて、測定対象である酸素を含む試料ガスはガス導入管
１０より導入され、チャンバ８へ供給される。

ここで前述のごとく試料ガス中の酸素によって磁気風が
生じ、熱線素子１を冷却し、この素子の抵抗を変化せし
める。

一方、試料ガスは、連通管１１を経て、チャンバ９へ供
給される。

チャンバ９においては、磁場が形成されていないので磁
気風は生じない。

さらに、試料ガスは、排出管１２より排出される。

上述のように酸素濃度に比例した磁気風によって熱線素
子１の抵抗変化が生じ、このため、ブリッジの平衡がく
ずれ酸素濃度に比例した信号が指示計７に現われる。

このとき、酸素濃度以外の、すなわち磁気風以外の抵抗
変化要因（周囲温度の変化など）は、熱線素子１および
２の両方に作用するので、ブリッジ回路によって相殺さ
れ、自動的に補償される。

以上説明した従来の酸素分析計においては、原理上、熱
線素子が磁気風により冷却され、平衡状態に達するまで
かなりの時間を要する。

一例を掲げると、９０％応答時間が約１０秒である。

第２図は、この考案の実施例を示している。

図中、第１図と同じ符号を付したものは、同様の機能を
有するものを示している。

１３，１４，１５，１６．１７および１８はブリッジ回
路を構成する抵抗、１９および２０は、それぞれのブリ
ッジ回路に接続された増幅器、２１および２２は、前記
増幅器の出力側がらブリッジ回路へ接続された電流帰還
回路、２３は、前記ふたつの増幅器の出力を入力とする
差動増幅器である。

上述のように構成されたこの考案の実施例の動作につい
て以下説明する。

試料ガスが存在しない状態では、各ブリッジは平衡する
よう設定される。

また、酸素濃度以外の変化要因による増幅器出力は、差
動増幅器２３により相殺され、指示計７には現われない
。

さて、分析対象である酸素を含む試料ガスはガス導入管
１０より導入され、チャンバ８に供給される。

その後試料ガスは連通管１１を経てチャンバ９に導かれ
、排出管１２より排出される。

この間、チャンバ８においては、磁場により磁気風が発
生し、この冷却作用により熱線素子１の抵抗変化をおこ
すように作用する。

これに対応して増幅器１９の出力は試料ガス中の酸素濃
度に比例した信号変化を生じる。

この場合、増幅器１９の利得は、適当に設定されなけれ
ばならない。

増幅器１９の出力変化は、電流帰還回路２１によって電
流帰還され、前記熱線素子１の抵抗変化を補償するよう
にブリッジ回路へ電流が供給される。

この結果、熱線素子１は加熱され、抵抗変化は生じない
が、それに対応した信号が差動増幅器２３の人力のひと
つに供給される。

このようにして、差動増幅器２３の出力には、試料ガス
中の酸素濃度に比例した信号が発生し、指示計７に指示
される。

酸素濃度以外の変化要因に起因する信号も、増幅器１９
の出力として現われるが、これは、同様に構成された増
幅器２０の出力と差動増幅器２３によって相殺されるの
で、増幅器２３の出力には現われない。

以上説明したこの考案実施例においては、測定用熱線素
子１の応答性に対し、増幅器１９の利得により応答性を
著しく速くできることを実１＠的に確めた。

この考案の実施例と従来の装置による実験テ゛−タの比
較を第３図に示す。

第３図ａは、試料ガスの流入特性を示しており、ガス流
量はｌ ｌ ／ｍｉｎとした。

キャリアガスとして、Ｎ２を用い、図示のように２０秒
間０２を流している。

この場合、０２濃度は、８％とした。第３図すは、上記
のような試料ガスを従来の装置により分析した結果を示
しており、デッド、タイム（ＴＤ）：１秒、９０％応答
時間（Ｔ９．） ： ９秒、１００％応答時間（Ｔｌｏ
ｏ） ： １４秒であった。

第３図Ｃは、この考案の分析計による分析の結果を示し
ておりＴＤ：１秒、 Ｔ９０ ： １秒、 Ｔ１００
： ３．５秒であった。

このような結果により明らかなように、この考案分析計
によれば著しく応答性を速くすることができる。

以上詳述したように、この考案によればきわめて応答性
のすぐれた、安定した酸素分析計を提供することができ
、従来の酸素分析計による時間のむだをなくすことがで
きるように、従来分析不可能であったきわめて迅速な酸
素濃度変化についても分析が可能となるように著しい効
果を生みだすことができるものである。

また、酸素以外の常磁性物質（ＮＯ，ＮＯ２など）への
応用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気風式酸素分析計の原理を示す図、第
２図はこの考案分析計の実施例を示す図、第３図は実験
データを示す図である。 図中、１は測定側熱線素子、２は基準側熱線素子、３は
磁石、７は指示計、１０はガス導入管、１２はガス排出
管を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 磁場の中に置かれた熱線素子の抵抗変化に対応した検出
   信号を発生するブリッジ回路を設けると共にこのブリッ
   ジ回路の測定側熱線素子の抵抗変化を検出し、測定用熱
   線素子へ電流帰還するように構成された第１の電流帰還
   形増幅器および基準側熱線素子の抵抗変化を検出し、基
   準側熱線素子へ電流帰還するように構成された第２の電
   流帰還形増幅器を設け、これら第１および第２の電流帰
   還形増幅器の各出力を入力とした差動増幅器の出力信号
   を取り出すように構成したことを特徴とする磁気風を利
   用した酸素分析計。