JPS6066117A - 流量測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はたとえば試料に含まれる炭素量を測定する装置
において、該装置を構成するガス分析計に導入されるガ
スの流量を測定する方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来、たとえば排水汚泥中の有機および無機炭素の全量
を測定するために第１図に示したような系統構成の炭素
量測定装置が使用されている。図において、２はその内
部に、加熱して水分を蒸発させ固化した試料１を入れ、
さらに支燃ガス導入路３から酸素又は酸素を含む空気等
の支燃ガス３ａを第１ガスとして導入し、加熱して試料
１を燃焼させるようにした燃焼炉で、この燃焼によって
試料１に含まれている炭素は炭酸ガスに変換され、この
時発生する炭酸ガスは燃焼した炭素量に比例する。４は
前記支燃ガス３ａを燃焼炉２を介して導入路３から吸引
し燃焼炉２で発生した炭酸ガスと共に三方電磁弁５の第
１ガス人口５ａに送り込むようにしたポンプで、ガス人
口５ａに送り込まれたガスは、この人口５ａが三方電磁
弁５のガス出口５Ｃと連通させられると、ニードル弁付
き流量計６、フィルタ７、炭酸ガス分析計８を順次弁し
て大気に排出される。流量計６はこれを流れるガスの瞬
時流量をニードル弁によって所定値に設定しかつガスの
瞬時流量値を指示する機能を有しており、またフィルタ
７は分析計８に送りこまれるガス中の塵埃を除去する機
能を有しており、さらにまた分析計８はこれに送りこま
れたガス中の炭酸ガス濃度を検出してこの濃度に応じた
電気信号８ａを出力する機能を有している。流量計６お
よびフィルタ７はいずれも分析計８において炭酸ガスの
検出が正確に行われるようにするためのものである。９
は信号８ａが入力されると後述する所定の演算を行って
その結果に相当する電気信号９ａを出力するようにした
演算回路、１０．１１はいずれも図示していないガスボ
ンベからそれぞれゼロガス１０ａおよびスパンガスｌｌ
ａを三方電磁弁１２および１３に導くようにしたゼロガ
ス導入管、スパンガス導入管で、電磁弁１２および１３
４ひ導＃（士ぺ旨びｔプ？φでづか大１す（管１−スフ
ーｅｌ簿はいずれも校正用ガス導管１４を介して三方電
磁弁５の第２ガス人口５ｂに接続されている。三方電磁
弁５は、ガス人口５ａをガス出口５Ｃに連通させた時は
これら入口および出口のそれぞれとガス人口５ｂとは連
通を阻止され、ガス人口５ｂをガス出口５Ｃに連通させ
た時はこれら入口および出口のそれぞれとガス人口５ａ
とは連通を阻止されるように動作する。ガス人口５ｂと
ガス出口５Ｃとが連通した状態で′ｍ磁弁１２または１
３を開状態にすると、ゼロガス１０８′またはスパンガ
ス１１ａがガスボンベの圧力で分析計８に送られる。

この測定装置は上述のように構成されているので三方電
磁弁５のガス人口５ａをガス出口５Ｃに連通させ、ポン
プ４を駆動し、燃焼炉２に試料１を入れて燃焼させると
炭酸ガスが発生し、このガスの濃度が分析計８で検出さ
れる。したがって、今、導入路３から吸入される支燃ガ
ス３ａの瞬時流量を（ｌｅｔ、ｄｔ時間内に燃焼炉２で
発生する炭酸ガスの体積をｄｖとすると、このｄｔ時間
内における炭酸ガスと支燃ガスとの混合ガス中の体積濃
度ＣはＱ＞＞ｄＶとして（１）式のようになる。通常空
気中にも炭酸ガスがあるので（１）式のＣは支燃ガスが
空気である場合でも燃焼炉２で発生した炭酸ガスの濃度
である。

Ｃ＝ｄｖ／（Ｑ−ｄｔ）　−−・（１）この測定装置で
は、前述したように分析計８に導かれるガスの瞬時流量
は流量計６によって所定値に設定されておりかつＱ＞＞
ａＶであるから、瞬時流ｉｔ　Ｑは一定である。したが
って試料１中の炭素が燃焼を開始し全部燃焼し終るまで
に発生１−る炭酸ガスの全体積■は（１）式から（２）
式のようにこの体積Ｖは前述したように燃焼した炭素の
量に比例している。故に濃度Ｃと流量Ｑとを測定し、（
２）式の演算を行うことによって試料１に含まれている
炭素量が測定される。

本測定装置では、支燃ガス３ａがたとえば空気であるよ
うな場合、分析計８で検出される炭酸ガスの濃度は空気
中の炭酸ガスと燃焼炉２で発生した炭酸ガスとにも七づ
くものであるから、試料１中の炭素が燃焼していない時
の分析計の出力信号８ａの値が演算器９にまず記憶させ
られ、炭素が燃焼して分析計の出力信号８ａが増加する
と、この信号値と前記記憶値との差を演算しつつこの差
の時間積分を行いその結果に相当する信号を９ａとして
出力するように演算器９が構成されている。

すなわち演算器９は（２）式の積分演算を行うものであ
るから、このような測定装置によれば演算器の出力信号
９ａと流量計６の指示値とによって試料１に含まれる炭
素量が測定できることになる。

使用するき検出素子が塵埃で汚損されるなどの原因によ
って出力信号８ａの特性が変化する。ガス導入管１０，
１１、電磁弁１２．１３はこのような信号８ａの特性変
化を校正するための機構で、本測定装置では電磁弁５．
１２．１３を動作させてゼロガス１０ａやスパンガスｌ
ｌａを分析計８に導き出力信号８ａの校正が行われる。

本測定装置は上記したように（２）式にもとづいて炭素
量の測定を行うものであるから測定結果の精度は流量Ｑ
と濃度Ｃとの各測定精度に依存するつところがこのよう
な測定装置で使用する流量計６は通常テーパ管式の浮子
形流量計で、この流量計の紐度は高精度のものでもたか
だか５多程度であるから、このような流量測定方法を用
いると炭素量の測定精度が悪くなるという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような、ガス分析計を用いた測定装置
に採用されている従来の流量測定方法における問題点を
解消して、ガス分析計に導かれるガスの流量を流量計に
頼ることなく高精度に測定することのできる流量測定方
法を提供することを目的とするものである。

〔発明の要点〕

本発明は上述の目的を達成するために、下流側にガス分
析計が設けられ、時間的に変動しないほぼ一定の瞬時流
量で第１ガスが流されている流路の上流側の所定位置に
前記分析計が検出しつる種類の第２ガスを注入し、この
注入時点から第２ガスがＭ１ガスに導かれて分析計に到
達してこの分析計の出力信号が変化し始める時点ま拶−
間を測定し１、この時間と前記瞬時流量との関係を予め
校正しておくことによって前記時間の測定値から前記瞬
時流量を測定するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。第２
図は本発明による流量測定方法の一実施例を採用した炭
素量測定装置の構成図である。

第２図において第１図と異なる主な点は、スパンガス導
入管１１を分岐させてＩｌｂ、ｌｉｅとし、導入管１１
Ｃを二方電磁弁１３に接続し、導入管１１ｂを二方電磁
弁１５に接続し、この導入管ｌｌｂに導入されたスパン
ガスｌｌａを第２ガスとして後述するようにして燃焼炉
２とポンプ４との間のガス流路としての導管１６内に注
入するようにした点と、制御回路１７を設けた点との二
点である。本図においては、導入管１１ｂから電磁弁１
５に導かれたスパンガスは、流量計６と同様な構成なら
びに機能を有するニードル弁付きのテーパ管式浮子形流
服計１８と、二方電磁弁１９とに分流されるように構成
されており、流量計１８に導かれたスパンガスは該流量
計を通った後排気管１８ａから大気へ放出され、電磁弁
１９に導かれたスパンガスは該電磁弁を通った後細管２
０を介して導管１６の所定位置に注入されるように構成
されている。制御回路１７には分析計の出力信号８ａが
入力されるように構成されていて、この制御回路１７は
、その第１制御出力信号１７ｂによって電磁弁１５８開
としてスパンガスを流量計１８を介して大気へ放出させ
、所定時間経過後第２制御出力信号１７Ｃによって電磁
弁１９を開としてスパンガス導管１６に注入し、その注
入時点から分析計８がスパンガスを検出して出力信号８
ａが増加し始める時点までの時間を測定して、その結果
に相当する市、気信号１７ａを出力するように機能する
っ出力信号１７ａの表す時間は、分析計８に導かれるガ
スの流量が時間的に変動しなｌ、）ｌｉぼ一定の流量で
ある場合には該流量に応じた値であるから、前記時間と
流量との関係を予め校正しておくことによってこの流量
を信号１７ａＧこよって正確に測定することができる。

この測定装置では電磁弁１５および１９を開状態にする
とスノ々ンガスｌｌａはガスボンベの圧力によって流量
計１８および導管１６に導かれるが、この時流量計１８
ドル弁によって設定される。このため電磁弁１９および
細管２０を介して導管１６に注入されるスパンガスの量
はスパンガス導入管１１から導入される該ガスの圧力が
高くても微量である。この結果分析計８に導入されるガ
スの流量は燃焼炉２カ）らポンプ４に導かれるガスの流
量にほぼ等しく／Ｘ０したがって、本測定装置ではポン
プ４を動作させて支燃ガス３ａを吸入させ、このガスの
流量を流量計６でほぼ一定にし、分析計８を動作状態ζ
こしておき、試料１を燃焼炉２に入れる直前ζこスノく
ンガスを前述のようにして導管１６に注入すると、この
時の支燃ガスの流量が制御回路の出力信号１７ａによっ
て測定される。このため、この測定の後、試料１を燃焼
炉２に入れると（２）式の積分演算結果に相当する信号
が演算回路の出力信号９ａとして得られるので、この信
号９ａと前記信号１７Ｈさによって試料１中の炭素量の
測定ができることになる。上述の炭素量の測定方法では
、始めに支燃ガスの流量をめるようにしたが、試料１中
の炭素の燃焼が終った後スパンガスを導入するようにし
て、（２）式の積分演算結果をめた後支燃ガスの流量を
めるようにしてもよいことは特に説明するけでもなく明
らかである。なお本測定装置は制御回路１７で時間測定
を行う時は演算回路９は動作しないように構成されてい
る。

第２図の細管２０は、電磁弁１９を開いた時スパンガス
が導管１６に突入して支燃ガスの流量状態が乱され、（
２）式の演算で必要となる流量Ｑの定流量条件が満足さ
れなくなることを防止するためのもので、細管２０はス
パンガスの流れに対して適量の抵抗となるように所定の
長さに形成され、これによって電磁弁１９が開となった
時スパンガスは徐々に導管１６に注入される。したがっ
て第２図に示した電磁弁１５，１９、流量計１８、細管
２０からなるスパンガスの注入系統の構成によれば、該
ガスが導管１６に注入されても支燃ガスの流れが乱され
ることがなく、かつ前述のように分析計８に導かれるガ
スの流量は支燃ガスの流量にほぼ等しいので、該支燃ガ
スの流量が信号１７ａによって正確に測定される。本発
明者の実験によればこの流量の測定精度はほぼ１チであ
った。すなわち、この測定精度は前述した流量計６の精
度５チよりも明らかに良好である。

なお前述のスパンガスの注入系統においては導管１６に
注入する該ガスを微量にするためにＲ，置針１８を用い
、これによってスパンガスの流れの状態と差圧との監視
が行えるようにしたが、この流量計１８は単なるニード
ル弁だけでもよく、また所定の差圧を発生する適当な構
成の絞り機構でもよいものであり、また前述の実施例で
は流量測定のために分析計８を校正するためのスパンガ
スを用い、これによって流量測定系統が簡単に構成でき
るようにしたが、この流量測定のために注入するガスは
必ずしもスパンガスである必要はなく、分析計８で検出
可能な他の適当なガスであっても差し支えないものであ
り、さらにまた前述の実施例では分析計８を炭酸ガス分
析計きしてたが、この分析計８は使用目的に応じた他の
種類のガスを分析する分析計であってもよいものである
ことは明らかである。第２図の電磁弁１９は、スパンガ
ス１１ａ用のボンベが通常高圧であるために、電磁弁１
５だけではこの弁の漏洩によって試料ガス１から発生し
た炭酸ガスにスパンガスが混入することを防止するため
のものであり、またこの電磁弁１９は、電磁弁１５が閉
状態にあるときポンプ４によって大気が排気管１８ａか
ら流量計１８を逆流して導管１６に吸引されることを防
止する機能も有している。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明においては、下流側にガス
分析計が設けられ第１ガスがほぼ一定の　゛この注入開
始から前記ガス分析計が前記＠２カスを検出し始めるま
での時間にもとづいて測定するようにしたので、このよ
うな流量測定方法によれば、前記流量と前記時間との関
係を予め校正しておくことによって、通常ガス分析計に
よるガス分析の際ｌこ使用されている流量計に頼ること
なく高精度な測定結果が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流量測定方法を採用した炭素（４測定装
置の系統図、第２図は本発明による流量測定方法の一実
施例を採用した炭素量測定装置の系統図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）下流側にガス分析針が設けられ第１ガスがほぼ一定
   の流量で流れている流路の上流側の所定位置に第２ガス
   を注入し、この注入開始から前記ガス分析計が前記第２
   ガスを検出し始めるまでの時間を測定し、前記時間化よ
   って前記流量を測定するようにしたことを特徴とする流
   量測定方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の流量測定方法におい
   て、第２ガスを第１塞止弁を通した後絞り機構と第２塞
   止弁とに分流させ、前記絞り機構に導いた前記第２ガス
   を該絞り機構から大気に放出させ、前記第２塞止弁に導
   いた前記第２ガスを該第２塞止弁と細管とを順次弁して
   流路に注入するようにしたことを特徴とする流量測定方
   法。 ３）特許請求の範囲第１項および第２項に記載の流量測
   定方法において、第２ガスをガス分析計校正用のスパン
   ガスとしたことを特徴とする流量測定方法。