JPS61196134A - 水分測定セル - Google Patents
水分測定セルInfo
- Publication number
- JPS61196134A JPS61196134A JP3832485A JP3832485A JPS61196134A JP S61196134 A JPS61196134 A JP S61196134A JP 3832485 A JP3832485 A JP 3832485A JP 3832485 A JP3832485 A JP 3832485A JP S61196134 A JPS61196134 A JP S61196134A
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- Japan
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- gas
- cell
- sensor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
- G01N5/025—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content for determining moisture content
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、水分測定セルに関する。さらに詳しくは、
種々のガス媒体中の湿分、ことにｐｐｒａオーダーの微
量水分の検出用として有用で、工業用プロセスガス、リ
サイクルガス、高圧ボンベガス等の水分量測定として好
適な水分測定セルに関する。
種々のガス媒体中の湿分、ことにｐｐｒａオーダーの微
量水分の検出用として有用で、工業用プロセスガス、リ
サイクルガス、高圧ボンベガス等の水分量測定として好
適な水分測定セルに関する。
（ロ）従来技術
従来から、絶縁体、半導体、圧電体などの物性変化に基
づいてガス中の水分量（濃度）を検出しうる湿度センサ
が種々提案されており、これらは通常、ガス導入口及び
ガス排出口を備えた容器に内蔵した状態で水分測定セル
や水分針として使用されている。
づいてガス中の水分量（濃度）を検出しうる湿度センサ
が種々提案されており、これらは通常、ガス導入口及び
ガス排出口を備えた容器に内蔵した状態で水分測定セル
や水分針として使用されている。
これらのうち圧電体ことに水晶発振子等の圧電素子を基
材として用いた湿度センサーからなる水分計は、感湿膜
の吸湿作用による全体の重量変化に基づく圧電素子の発
振周波数変化を指標として水分量を決定するため、他の
方式すなわちベックマン型水分針やいわゆる露点針のご
とき感湿膜自体の抵抗や静電容量の変化を指標とするも
のに比して低濃度の水分量ことに数ｐｐｍオーダーの水
分量を測定することができる高精度のものである。
材として用いた湿度センサーからなる水分計は、感湿膜
の吸湿作用による全体の重量変化に基づく圧電素子の発
振周波数変化を指標として水分量を決定するため、他の
方式すなわちベックマン型水分針やいわゆる露点針のご
とき感湿膜自体の抵抗や静電容量の変化を指標とするも
のに比して低濃度の水分量ことに数ｐｐｍオーダーの水
分量を測定することができる高精度のものである。
そしてこのような圧電式の湿度センサーは通常、圧電素
子上に一対の電極を形成し、この上に種々の高分子電解
質を塗布や造膜することにより作製されている。
子上に一対の電極を形成し、この上に種々の高分子電解
質を塗布や造膜することにより作製されている。
しかしながら、かかる圧電式センサによる水分計は非常
に高い精度の水分測定ができる反面、試料ガスを新たに
導入した際や、試料ガスを切替えた際に出力が安定化す
るまでの緩和時間が、長時間かかるという問題点があっ
た。ことに、比較的高濃度の水分含有ガス（数％オーダ
ー）から低濃度（ｐｐａ＋オーダー）の水分含有ガスに
切替えた際には切替の間にゼロガスを一時間程度流して
も出力の安定化に４時間以上もかかるという不都合があ
った。
に高い精度の水分測定ができる反面、試料ガスを新たに
導入した際や、試料ガスを切替えた際に出力が安定化す
るまでの緩和時間が、長時間かかるという問題点があっ
た。ことに、比較的高濃度の水分含有ガス（数％オーダ
ー）から低濃度（ｐｐａ＋オーダー）の水分含有ガスに
切替えた際には切替の間にゼロガスを一時間程度流して
も出力の安定化に４時間以上もかかるという不都合があ
った。
かかる現象は、水分計の配管、壁面等の測定系に吸着に
より残留する水分によるガス置換の遅延性にも起因して
いるが、ことに湿度センサ自体への水分子の長時間に亘
る吸着に基づいているものと考えられる。すなわち高濃
度の水分含有ガスが゛湿度センサの感湿膜に一定時間触
れることにより、水分子が感湿膜表面に物理吸着される
のみならず、表層内部に化学吸着して一種の官能基とな
って脱着され難くなり、この存在により低濃度水分含有
ガスにガス置換した際に出力が異常化したり濃度に対応
して低下せず、少々ゼロガスを切替間に流しても正常な
出力を得るまでに長時間を要してしまうものと考えられ
る。かかる高濃度−低濃度への切替時に生じる出力の持
込みの影響はことに１１０００ｐｐ以上の濃度から１０
ｐｐｍ程度の低濃度に置換した際に著しく、この例を第
５図に示した。この様に１１０００ｐｐ以上の濃度から
１０ｐｐｍに置換した際には、出力の持込みが明確に生
じており、ことに１％以上の高濃度においては、切替直
後で異常な出力が生じていることが判る。
より残留する水分によるガス置換の遅延性にも起因して
いるが、ことに湿度センサ自体への水分子の長時間に亘
る吸着に基づいているものと考えられる。すなわち高濃
度の水分含有ガスが゛湿度センサの感湿膜に一定時間触
れることにより、水分子が感湿膜表面に物理吸着される
のみならず、表層内部に化学吸着して一種の官能基とな
って脱着され難くなり、この存在により低濃度水分含有
ガスにガス置換した際に出力が異常化したり濃度に対応
して低下せず、少々ゼロガスを切替間に流しても正常な
出力を得るまでに長時間を要してしまうものと考えられ
る。かかる高濃度−低濃度への切替時に生じる出力の持
込みの影響はことに１１０００ｐｐ以上の濃度から１０
ｐｐｍ程度の低濃度に置換した際に著しく、この例を第
５図に示した。この様に１１０００ｐｐ以上の濃度から
１０ｐｐｍに置換した際には、出力の持込みが明確に生
じており、ことに１％以上の高濃度においては、切替直
後で異常な出力が生じていることが判る。
（ハ）発明の目的
この発明は、上記のごとき従来の水分計の問題点を解消
すべくなされたものであり、ことに高濃度水分含有ガス
から低濃度水分含有ガスへの試料切替時における出力を
短時間で正常値に安定化しうる水分計を提供しようとす
るものである。
すべくなされたものであり、ことに高濃度水分含有ガス
から低濃度水分含有ガスへの試料切替時における出力を
短時間で正常値に安定化しうる水分計を提供しようとす
るものである。
（ニ）発明の構成
かくしてこの発明によれば、圧電素子上に感湿膜を形成
してなる湿度センサを内蔵し、ガス導入口及びガス排出
口を備えたガス中水分の測定セルにおいて、該セル内へ
の導入ガスの切替時に、湿度センサを一時的に加熱しう
る加熱部を付設したことを特徴とする水分測定セルが提
供される。
してなる湿度センサを内蔵し、ガス導入口及びガス排出
口を備えたガス中水分の測定セルにおいて、該セル内へ
の導入ガスの切替時に、湿度センサを一時的に加熱しう
る加熱部を付設したことを特徴とする水分測定セルが提
供される。
上記加熱部としては、恒温槽の加熱用として知られた種
々のヒーターブロックや熱光源等が適用できるが、水分
測定セルとの一体化の点でヒーターブロックを用いるの
が最も簡便で好ましい。かかるヒーターブロックは、セ
ル内部の湿度センサの感湿膜を効果的に加熱しうるよう
付設することが適しており、ことに感湿膜の面に対向す
るセル壁面をヒーターブロックの一面で構成して一体化
させるのが好ましい。
々のヒーターブロックや熱光源等が適用できるが、水分
測定セルとの一体化の点でヒーターブロックを用いるの
が最も簡便で好ましい。かかるヒーターブロックは、セ
ル内部の湿度センサの感湿膜を効果的に加熱しうるよう
付設することが適しており、ことに感湿膜の面に対向す
るセル壁面をヒーターブロックの一面で構成して一体化
させるのが好ましい。
上記加熱部は、主としてセル内への導入ガス切替時に一
時的に湿度センサの加熱源として使用される。この際、
加熱温度が湿度センサ側で約６５〜１１０℃となるよう
に調整するのが好ましい。
時的に湿度センサの加熱源として使用される。この際、
加熱温度が湿度センサ側で約６５〜１１０℃となるよう
に調整するのが好ましい。
６５℃未満では、安定化時間の改善効果が不充分であり
１１０℃を越えると、感湿膜自体の変質を招く恐れがあ
り好ましくない。かかる温度への加熱は、導入ガス中の
水分含量によっても異なるが、通常１〜２分程度で充分
である。
１１０℃を越えると、感湿膜自体の変質を招く恐れがあ
り好ましくない。かかる温度への加熱は、導入ガス中の
水分含量によっても異なるが、通常１〜２分程度で充分
である。
上記加熱部の温度制御や時間制御はマニュアルで行って
もよいが、適当な温度センサとタイマに基づいて自動化
するのが好ましい。さらに、加熱部の駆動の判断自体マ
ニュアルで行ってもよいが、適当な補助湿度センサをガ
ス導入路内に設置し、この出力に基づいて自動的に行う
こともできる。
もよいが、適当な温度センサとタイマに基づいて自動化
するのが好ましい。さらに、加熱部の駆動の判断自体マ
ニュアルで行ってもよいが、適当な補助湿度センサをガ
ス導入路内に設置し、この出力に基づいて自動的に行う
こともできる。
かかる加熱により先の導入ガスによる感湿膜表面に吸着
した水分のみならず、表層内部まで吸着した水分が容易
に脱着され出力の迅速な安定化が可能となり、応答速度
を著しく改善することができる。
した水分のみならず、表層内部まで吸着した水分が容易
に脱着され出力の迅速な安定化が可能となり、応答速度
を著しく改善することができる。
（ホ）実施例
第１図は、この発明の水分測定セルの一実施例を示す構
成説明図である。図において水分測定セル（１）は、基
本的に、円板状の圧電素子板（２１）の片面に金電極（
２３）を介して高分子電解質からなる感湿膜（２２）を
形成した口径１４日の湿一度センサ（２）と、このセン
サ（２）を内蔵しガス導入口（工２）及びガス排出口（
１３）を備えた測定用容器（１４； ２５Ｘ２５Ｘ ７
ｆｌ）と、ヒーターブロック（３）とから構成されて
なる。
成説明図である。図において水分測定セル（１）は、基
本的に、円板状の圧電素子板（２１）の片面に金電極（
２３）を介して高分子電解質からなる感湿膜（２２）を
形成した口径１４日の湿一度センサ（２）と、このセン
サ（２）を内蔵しガス導入口（工２）及びガス排出口（
１３）を備えた測定用容器（１４； ２５Ｘ２５Ｘ ７
ｆｌ）と、ヒーターブロック（３）とから構成されて
なる。
ヒーターブロック（３）は、感湿膜（２２）に対向する
壁面を構成すべく容器（１４）に一体化されており、感
湿膜の加熱が効率良く行えるよう設定されている。
壁面を構成すべく容器（１４）に一体化されており、感
湿膜の加熱が効率良く行えるよう設定されている。
なお、（３１）はヒータ配線（１２０Ｖ、２５Ｗ）を示
しこれは図示しない電圧印加部に接続されており、（２
４）、（２４”）はセンサ配線を示し、これは図示しな
い周波数測定−濃度変換器に接続されている。
しこれは図示しない電圧印加部に接続されており、（２
４）、（２４”）はセンサ配線を示し、これは図示しな
い周波数測定−濃度変換器に接続されている。
かかる水分測定セル（１）を、２％の水分を含む大気雰
囲気下に保持したのち１１０００ｐｐの水分を含むＮ２
ガスを導入した際の表示出力の経時変化を第３図に示し
た。図において、Ｂはヒータブロックをガス切替時に３
０秒間、５０Ｖ印加でＯＮした際（センサの温度変化は
＋５℃）の変化を示すものであり、Ａは加熱を行わない
場合の変化を示すものである。このように加熱なしの場
合には、正常出力に安定化するまで４時間を要している
のに対し、短時間ながら加熱を行った場合には、約１時
間で正常出力が得られていることが判る。
囲気下に保持したのち１１０００ｐｐの水分を含むＮ２
ガスを導入した際の表示出力の経時変化を第３図に示し
た。図において、Ｂはヒータブロックをガス切替時に３
０秒間、５０Ｖ印加でＯＮした際（センサの温度変化は
＋５℃）の変化を示すものであり、Ａは加熱を行わない
場合の変化を示すものである。このように加熱なしの場
合には、正常出力に安定化するまで４時間を要している
のに対し、短時間ながら加熱を行った場合には、約１時
間で正常出力が得られていることが判る。
一方、ＩＱＯＯｐｐｎ＋のガスを導入して安定化した後
、２％のガス１０分間流し、次いでゼロガス（Ｏｐｐｍ
）を６０分間流した後ＩＱＯＯｐｐｍのガスを流した際
の出力について測定した結果を第４図に示した。図にお
いて、Ｃは加熱を行わない場合を示し、Ｄはゼロガスか
ら１１０００ｐｐガスに切替時にヒーターブロックを３
０秒間、５０ＶでＯＮした際（５℃上昇）の変化を示す
ものである。
、２％のガス１０分間流し、次いでゼロガス（Ｏｐｐｍ
）を６０分間流した後ＩＱＯＯｐｐｍのガスを流した際
の出力について測定した結果を第４図に示した。図にお
いて、Ｃは加熱を行わない場合を示し、Ｄはゼロガスか
ら１１０００ｐｐガスに切替時にヒーターブロックを３
０秒間、５０ＶでＯＮした際（５℃上昇）の変化を示す
ものである。
このように、高濃水分が導入されることによってセンサ
が一時的に活性化され感度が高くなる現象が破線部には
見られるが、加熱を行うことにより、かかる異常出力は
全く解消されていることが判る。
が一時的に活性化され感度が高くなる現象が破線部には
見られるが、加熱を行うことにより、かかる異常出力は
全く解消されていることが判る。
なお、第６図には、低濃度（２５ｐｐｍ）導入時に約９
０℃の加熱を３０秒間行った際のヒステリシスを示した
。このように約４５分後に正常出力に戻っていることが
判る。また、第４図に示したゼロガスを介した２％→１
０００ｐｐ−切替時の出力変動の正確なプロットを第７
図に示した。このように加熱なしの場合には正常出力へ
の安定化は６時間以上も要しているのに対し、加熱を行
った際には切替直後においても正常な出力が得られてい
ることが判る。
０℃の加熱を３０秒間行った際のヒステリシスを示した
。このように約４５分後に正常出力に戻っていることが
判る。また、第４図に示したゼロガスを介した２％→１
０００ｐｐ−切替時の出力変動の正確なプロットを第７
図に示した。このように加熱なしの場合には正常出力へ
の安定化は６時間以上も要しているのに対し、加熱を行
った際には切替直後においても正常な出力が得られてい
ることが判る。
なお、上記実施例の水分測定セルにおけるヒーターブロ
ック（３１）の０Ｎ−ＯＦＦを自動化した例を第２図に
示した。図において（４１）は、ガス導入管（１５）内
に付設された１０００ｐｐａ＋以上の水分を検知しうる
モニター用湿度センサ（例えば、抵抗式湿度センサ）を
示し、（４）はセンサ（４１）からの出力をモニターし
、高濃度（１０００ｐｐａ＋以上）−低濃度（モニタセ
ンサでは出力ゼロ）への切替時に適当なタイムラグを経
て電圧印加部（５）をＯＮＬうる制御部である。この制
御部（４）はマイクロプロセッサを用いて構成するのが
セルへの一体化や軽量性の点で好ましい。
ック（３１）の０Ｎ−ＯＦＦを自動化した例を第２図に
示した。図において（４１）は、ガス導入管（１５）内
に付設された１０００ｐｐａ＋以上の水分を検知しうる
モニター用湿度センサ（例えば、抵抗式湿度センサ）を
示し、（４）はセンサ（４１）からの出力をモニターし
、高濃度（１０００ｐｐａ＋以上）−低濃度（モニタセ
ンサでは出力ゼロ）への切替時に適当なタイムラグを経
て電圧印加部（５）をＯＮＬうる制御部である。この制
御部（４）はマイクロプロセッサを用いて構成するのが
セルへの一体化や軽量性の点で好ましい。
くべ）発明の効果
この発明の水分測定セルによれば、ことに湿度センサの
感湿膜の水分吸着に基づくガス切替時の出力の不安定化
や、異常出力の発生を防止することができる。従って、
従来の水分測定ことに微量水分の測定を、迅速に行うこ
とができ、ガス中の水分量の管理や分析の操作上極めて
有用である。
感湿膜の水分吸着に基づくガス切替時の出力の不安定化
や、異常出力の発生を防止することができる。従って、
従来の水分測定ことに微量水分の測定を、迅速に行うこ
とができ、ガス中の水分量の管理や分析の操作上極めて
有用である。
第１図及び第２図は、この発明の水分測定セルの具体例
をそれぞれ示す構成説明図、第３図、第４図及び第７図
はそれぞれこの発明の水分測定セルの効果を説明するた
めのグラフ、第５図は０．ｌｐｐｍから１１００００ｐ
ｐまでの水分による後測定への影響の一例を示すグラフ
、第６図は加熱停止後の出力のヒステリシスを例示する
グラフである。 （１）−水分測定セル、（２）・−湿度センサ、（３）
−ヒーターブロック、（１２）・−ガス導入口、（１３
）−ガス排出口、（１４）−測定用容器、（２１）・・
−圧電素子板、（２２）・−・・−感湿膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 存３ト ｉδＡ ８弓 間 第５図 第６図 第７図
をそれぞれ示す構成説明図、第３図、第４図及び第７図
はそれぞれこの発明の水分測定セルの効果を説明するた
めのグラフ、第５図は０．ｌｐｐｍから１１００００ｐ
ｐまでの水分による後測定への影響の一例を示すグラフ
、第６図は加熱停止後の出力のヒステリシスを例示する
グラフである。 （１）−水分測定セル、（２）・−湿度センサ、（３）
−ヒーターブロック、（１２）・−ガス導入口、（１３
）−ガス排出口、（１４）−測定用容器、（２１）・・
−圧電素子板、（２２）・−・・−感湿膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 存３ト ｉδＡ ８弓 間 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、圧電素子上に感湿膜を形成してなる湿度センサを内
蔵し、ガス導入口及びガス排出口を備えたガス中水分の
測定セルにおいて、 該セル内への導入ガスの切替時に、湿度センサを一時的
に加熱しうる加熱部を付設したことを特徴とする水分測
定セル。 ２、加熱部が、湿度センサの感湿膜の面に対向するセル
壁面を構成するヒーターブロックからなる特許請求の範
囲第１項記載の水分測定セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3832485A JPS61196134A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 水分測定セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3832485A JPS61196134A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 水分測定セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196134A true JPS61196134A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH0582542B2 JPH0582542B2 (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=12522104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3832485A Granted JPS61196134A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 水分測定セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61196134A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110487856A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-22 | 安徽工业大学 | 一种便携式阻容法粉尘含湿量在线测量装置及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839929A (ja) * | 1981-08-17 | 1983-03-08 | ザ・ペンデイツクス・コ−ポレ−シヨン | 化学センサ |
| JPS5924252A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-07 | Shimadzu Corp | 水晶発振式水分計システム |
-
1985
- 1985-02-27 JP JP3832485A patent/JPS61196134A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839929A (ja) * | 1981-08-17 | 1983-03-08 | ザ・ペンデイツクス・コ−ポレ−シヨン | 化学センサ |
| JPS5924252A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-07 | Shimadzu Corp | 水晶発振式水分計システム |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110487856A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-22 | 安徽工业大学 | 一种便携式阻容法粉尘含湿量在线测量装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582542B2 (ja) | 1993-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |