JPS6126854A - 気体成分測定装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、処理室から採取された熱い気体試料の炭化水
素濃度を特に測定し、且つ、濃度に対応する電気的な監
視信号を発生する装置に関する。

本装置は、処理室に設置可能で且つ適温にされる採取ゾ
ンデと、処理室の外に処理室の外縁に隣接して設置され
る炭化水素検出器、たとえば炎イオン化検出器と、気体
試料の採取のための吸上ポンプとを備えている。

（従来技術） この種の装置は、たとえば、工業的な塗装工場の乾燥機
の炉室内での炭化水素濃度の監視に適用される。爆発の
危険を避けるために、炭化水素の濃度は、このような処
理室内で所定の値を越えてはならない。測定装置を用い
ると、許容値以上への濃度の上昇が確定されると、工場
での作業が中止される。

（発明の解決すべ軽問題点） 処理室から採取される気体試料の温度は、しばしば２５
０°Ｃがそれ以上であるので、検出器への輸送路で、気
体がより冷たい表面と接触して有機物蒸気が凝縮すると
いうことがないように保証しなければならない。このた
め、炭化水素検出器は、優先的に処理室の外縁に隣接し
て配置され、気体試料に対する輸送路が処理室から検出
器まで最短にされる。測定結果を着しく変質する有機物
の凝縮を避けるため、気体試料と接触しつつあり困難を
生じさせるすべての部分は、一様に時間的な遅れなしに
適温にされねばならない。したがって、特に、気体試料
が採取ゾンデを通過した後に分析室に入るときに、分析
室では、気体導入部は、熱い空気で適温にされるが、空
気は悪い熱伝導率を示すので、分析室の各部分での一様
な温度分布が保証されない。

この種の周知の装置のも、う一つの欠点は、検出器での
気体試料の分析の後で、気体出口で気体の凝縮物が生じ
ることである。

本発明の課題は、検出器によって測定された気体試料の
炭化水素濃度が処理室での炭化水素濃度と正確に一致す
るような測定装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） この課題は、本発明により以下のように解決される。適
温にすることか可能な金属ブロックが、採取ゾンデと検
出器との間の通路内に少くとも検出器と測定気体導入部
とを収容して設置される。

通路は、金属ブロックに穿孔として形成される。

（作　用） 本発明により、適温にすることが可能な金属ブロックは
、金属の良熱伝導度のために均一な温度分布を生じ、す
べての測定気体導入部を採取ゾンデと検出器との間の輸
送路内に収容する。このため、測定気体が接触するよう
になるすべての部分が金属ブロックと同じ温度を有し、
したがって、測定結果を変化させる凝縮は生じない。

（実施例） 本発明の好ましい構造において、金属ブロックには、吸
上ポンプが処理室と検出器との間の気体試料の通路に配
置される。

金属ブロックは、完全で一体に形成され、個々の構成部
分、すなわち、検出器、吸上ポンプ、気体フィルタ等は
、金属ブロックの穿孔内に挿入可能である。

また、本発明の好ましい実施例においては、金属ブロッ
クは２個の分割可能な部分からなり、一方の部品には検
出器が、他方には吸上ポンプが収容される。両部品は、
相互に良い熱的接触を保って結合することができるので
、金属ブロック全体を加熱するために、唯一の放熱体だ
けで十分である。

加熱のために必要な熱伝導は、金属ブロックが周囲絶縁
体を備えていることにより、減少する。

本発明による装置においては、検出器として、通常、周
知の炎イオン化検出器が役立つ。この検出器において、
電場が炭化水素を含まない空気の供給の下で燃焼する純
水素炎に印加される。気体試料は炎中に導入され、そこ
でイオン形成が著しく行われ、電場中で電流が生しる。

増幅された電流信号は、気体試料中の炭化水素濃度に対
する尺度である。

炎中に導入される気体の量は、比較的にわずかで、典型
的には２０ｍ１／ｍｉｎになる。

本発明の好ましい構成において、正確な測定結果を得る
ために、本質的により多い気体の量が処理室から吸上ポ
ンプによって採取され、測定気体は吸上ポンプの圧力側
で２本の通路に分割される。

第一の通路は、検出器に通じ、そして、第二の通路は、
処理室に戻る。第二の通路における気体の流れは、気体
を炎へ導く第一の通路におけるよりも着しく大きい。

安定な気体の流れを達成するために、各通路はそれぞれ
毛管を備えている。

本発明の好ましい実施例において、吸上ポンプの圧力側
に予め設けられた圧力スイッチがポンプの圧力落差の低
下の際に乱れ信号を発生することにより、測定装置の安
全性が高められる。

吸上ポンプの圧力側での圧力の安定化のためと、検出器
の炎への第一の通路への気体の流れの定常性を保つため
に、本発明の構成においては、制御空気系が予め備えら
れ、第二の通路における定常的な流れが減圧弁により調
節される。

検出器の信頼でき再現性のある較正のために、本発明の
好ましい実施例においては、炎の燃焼気体（Ｈ２）と燃
焼空気とのための各接続点の他に、また、炭化水素を含
まない気体のための接続点と所定の炭化水素濃度を有す
る気体の接続点とが、炎の方に導かれて結合可能に設け
である。清浄な空気は、炭化水素を含まない気体として
用いることができる。

本発明の実施例において、測定装置の完全で全自動的な
特別監視が、採取された気体試料の量が予め定められた
値に達しないときに信号が発生されるように行われる。

このため、処理室からの気体が炎中で断えず解析される
ことが保証される。

測定装置の安全性は、また、次のようにして高められる
。検出器の出力信号は、ある予定値で監視され、検出器
または吸上ポンプ等の突然の作動停止の際に警告信号が
出力される。

本発明の実施例が、以下に添付した図面を参照して説明
される。

第１図は、測定装置の金属ブロック１０を示す。

検出器１２（炎イオン化検出器）が金属ブロック１０に
挿入されている。金属ブロック１０は、図示しない処理
室の縁部に直接に隣接して取り付けられ、そして、吸上
ポンプ１４が備えられる。吸上ポンプ１４は、図示しな
い採取ゾンデを経て処理室からの気体試料を金属ブロッ
ク１０に吸引する。吸上ポンプ１４の原動部は、第１図
に参照番号１６で示される。

金属ブロック１０は、第１図と第２図とに示すように、
２個の部品１８．２０に分割される。両部品は、ねじに
より相互に良い熱接触を保って結合できる。放熱体２２
は、金属ブロック部品１８に挿入可能であり、全金属ブ
ロックを均一に熱する。

気体フィルタ２４は、パツキンとクランプリング４６に
より金属ブロック１０内に固定され、矢印４８で示され
る測定気体の通路の入口にある。

測定気体は、第１図の矢印４８の方向に金属ブロック１
０内に入る。

第２図は、測定装置を通っての測定気体の通路のそれ以
上の延長を示す。測定気体は、金属ブロック部品２０内
に収容された吸上ポツプ１４を通り、金属ブロックを毛
管に１から炎イオン化検出器１２へ導かれる。吸上ポン
プ１４は、膜４０を有する膜ポンプとして形成される。

炎イオン化検出器１２は、金属ブロック１０内の穿孔中
に挿入される。

第１図において、周囲絶縁物３４が、金属ブロック１０
に対する上蓋４２と共に示されている。この周囲絶縁物
３４は、放熱体２２により生じる加熱効率を減少させる
。金属ブロック１０の温度は、温度センサ４４により検
出される。金属ブロック１０の両部品１８．２０は、金
属ブロック部品２０が遅延なく金属ブロック部品１８の
温度になるように、パツキン５６により相互に結合可能
である。

第３図に、測定気体や他の気体の配管系か示される。測
定気体は、吸上ポンプ１４の作用により、矢印４８（第
１図と第２図とをも参照せよ）により気体フィルタ２４
を通って金属ブロック１０に入る。吸上ポンプ１４の圧
力側で、気体の流れは２つの部分に分かれる。毛管に１
を含む配管２６においては、約２０Ｊ／ｍｉｎの小さな
流れが検出器１２の方へ流れ、そこで、炎イオン化検出
器の炎を生じる。吸上げられた気体の流れのうち約１６
６β／ｍ　ｉ　ｎの大きな流れが、毛管に２を含む配管
２８を通って図示しない処理室へ戻る。

検出器１２に達する気体の量は、毛管に１での圧力差に
依存する。毛管に１の二次側は、検出器１２に接続され
、事実上、大気圧の下にある。このため、毛管に１を流
れる気体の量は、主に一次側の圧力の関数であり、この
圧力は、吸上ポンプ１４の圧力落差により決定される。

し、か腰吸上ポンプ１４のこの圧力落差は、空気フィル
タ２４での抵抗やポンプの輸送能率等の若干の測定因子
と共に変化する。したがって、毛管に１を流れる気体試
料の量の安定化のために、空気制御系が設けられる。こ
の系は、本質的に、毛管に４と減圧弁Ｄ１　とからなる
。約１　、６　ｆ／ｍｉｎのポンプ効率と０．８夕／ｍ
ｉｎの減圧弁Ｄ１により設定される制御空気量とで約０
．２バールの圧力落差が生じるように、毛管に、の大き
さが定められる。約０．８、ｇ／ｍｉｎ、の最小値以上
では、吸上ポンプ１４の輸送量が低くなると、減圧弁Ｄ
１が自動的に調節し、約０．２バールの圧力落差に戻す
。吸上ポンプ１４の輸送量がさらに低下すると、減圧弁
Ｄ１は、なお制御を試みる。しかし、このためには、毛
管Ｋ。

を通って空気の量が常により多いことが必要である。吸
上ポンプ１４の後での所定の圧力低下の下では、不十分
な量の気体が毛管に４を通って流れるので、減圧弁り、
での最小入力圧力はもはや生じず、吸上ポンプ１４の後
での圧力落差は明らかに低下する。この圧力低下は、圧
力スイッチ３０により検出され、乱れとして出力される
。

すべての毛管は、第３図において、Ｋ１からＫ。

までの参照記号で表示され、配管中に設置される。

ＰｌからＲ５までの参照記号は、圧力測定装置を示し、
配管系での異った場所での気体圧力を検出する。Ｒ１か
らＲ３までの参照記号は、バルブを示し、一方、電磁弁
はＭＶ、とＭＶ、までの参照記号で示される。

測定装置の較正は、したがって、気体試料中の炭化水素
濃度を決定するための、炎イオン化検出器により測定さ
れる流れの割当ては、以下で第３図にそって説明される
。本装置は、（矢印４８に対応する気体試料の接続点の
他に）３個の気体接続点３２，３６．３８を用いる。本
装置における加圧空気は、接続点３２に供給され、一方
では、炎の連続的な生成のための燃焼空気として役立ち
、他方では、検出器の較正のための炭化水素を含まない
空気に適している。本装置における炎の燃焼気体（Ｒ２
）は、接続点３６に達し、一方、いわゆる較正気体すな
わち所定の炭化水素濃度を有する気体が、接続点３８で
検出器の炎へ供給される。

検出器の較正は、２個の比較気体すなわち上記の炭化水
素を含まない気体と較正気体との順次の接続によりなさ
れる。この気体の接続は、それぞれ、電磁弁ＭＶ、とＭ
Ｖ２の作動によりなされる。較正気体の供給は、吸上ポ
ンプが輸送できる以上の気体が本装置に供給されるよう
になされる。過剰の気体は、矢印４８の方向と反対側に
処理室の方へ流れる。

弁Ｒ２は、燃焼空気の量の調節に役立つ。減圧弁Ｄ２と
４ｎ、、Ｒ２とは、炎への燃焼気体の流れの調節と定常
化とに役立つ。燃焼気体は、接続点３６と通路５０とを
流れる。

（発明の効果） 本発明により、気体試料中の気体成分の濃度が正確に検
出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る測定装置の分解図である。 第２図は、測定装置の金属ブロックの分解図である。 第３図は、測定装置の気体導入部の図式的な図である。 １０・・・金属ブロック、　　１２・・・検出器、１４
・・・吸上ポンプ、１６・・・吸上ポンプの原動部、１
８．２０・・・金属ブロックの部品、２２・・・放熱体
、　　　　　２４・・・気体フィルタ、２６．２８・・
・配管、　　　３０・・・圧力スイッチ、３２・・・接
続点、　　　　　３４・・・絶縁物、３６．３８・・・
接続点、　４０・・・膜、４２・・・上蓋、　　　　　
　４４・・・温度センサ、４６・・・パツキンとクラン
プリング、４８．５０・・・通路、　　５２・・・パツ
キン、５４・・・穿孔、　　　　　　５６・・・パツキ
ン、５８・・・配管、 Ｋ１１Ｋ２＋・・・ｌ　ＫＧ・・・毛管、ＭＶ・・ＭＶ
・・ＭＶ・・・・電磁弁、Ｐ　ＩＩ　Ｒ２１・・・ＩＰ
ｓ・・・圧力測定装置、Ｄ、、Ｒ２，Ｒ３・・・減圧弁
、 Ｒ，、Ｒ２，Ｒ３・・・バルブ。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理室から採取された熱い気体試料から特に炭化
   水素濃度を測定し且つこの濃度に対応する電気的な監視
   信号を発生する装置において、処理室内に導入可能で適
   温にされる採取ゾンデと、処理室の外にこの処理室の外
   縁に隣接して配置される炭化水素検出器、たとえば炎イ
   オン化検出器と、気体試料を採取するための吸上ポンプ
   とを備え、適温にすることができる金属ブロックが予め
   備えてあり、少くとも検出器と測定気体導入部とが、採
   取ゾンデと検出器との間の、金属ブロック内に穿孔とし
   て形成された通路中に収容されることを特徴とする気体
   成分測定装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載された装置において
   、 上記の金属ブロックが吸上ポンプをも収容することを特
   徴とする装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載された
   装置において、 上記の金属ブロックが、完全に一体に形成されることを
   特徴とする装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項または第２項に記載された
   装置において、 上記の金属ブロックが少くとも２個の分離可能な部品か
   らなり、一方の部品が金属ブロックを、他方の部品が吸
   上ポンプを収容することを特徴とする装置。
5. （５）特許請求の範囲第４項に記載された装置において
   、 上記の金属ブロックの部品が熱的によく接触して相互に
   結合可能であることを特徴とする装置。
6. （６）特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか
   の項に記載された装置において、 少くとも電気的に作動可能な放熱体が上記の金属ブロッ
   ク中に挿入可能であることを特徴とする装置。
7. （７）特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか
   の項に記載された装置において、 気体フィルタが上記の金属ブロック中に収容されること
   を特徴とする装置。
8. （８）特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか
   の項に記載された装置において、 上記の吸上ポンプとして膜ポンプが備えられていること
   を特徴とする装置。
9. （９）特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか
   の項に記載された装置において、 上記の吸上ポンプの圧力側で、上記の測定気体が２本の
   通路に分かれ、第１の通路が上記の検出器に通じていて
   、第２の通路が上記の処理室に通じていることを特徴と
   する装置。
10. （１０）特許請求の範囲第９項に記載された装置におい
    て、 上記の第２の通路における気体の流れが上記の第１の通
    路における気体の流れよりも大きいことを特徴とする装
    置。
11. （１１）特許請求の範囲第９項または第１０項に記載さ
    れた装置において、 上記の第１と第２の通路のいずれか、あるいは、双方が
    、それぞれ毛管を備えていることを特徴とする装置。
12. （１２）特許請求の範囲第１項または第１２項までのい
    ずれかの項に記載された装置において、圧力スイッチが
    、上記の吸上ポンプの圧力側に予め備えられ、ポンプの
    圧力落差の低下に際し、乱れ信号を出力することを特徴
    とする装置。
13. （１３）特許請求の範囲第１２項に記載された装置にお
    いて、 上記の吸上ポンプの圧力側での圧力の安定化のためと、
    上記の第１の通路内のガスの流れの定常化のために、減
    圧器を備えた制御気体系が予め備えられていることを特
    徴とする装置。
14. （１４）特許請求の範囲第１項から第１３項までのいず
    れかの項に記載された装置において、上記の金属ブロッ
    クが、周囲絶縁部を備えていることを特徴とする装置。
15. （１５）特許請求の範囲第１項から第１４項までのいず
    れかの項に記載された装置において、炎イオン化検出器
    の燃焼気体、たとえばＨ＿２、のための接続点と燃焼空
    気の接続点の他に、また、炭化水素を含まない気体のた
    めの接続点と所定の炭化水素濃度を有する気体のための
    接続点とが予め設けられていることを特徴とする装置。
16. （１６）特許請求の範囲第１項から第１５項までのいず
    れかの項に記載された装置において、採取された気体試
    料の検査値が予め定められた値に達しないときに信号が
    出力されることを特徴とする装置。
17. （１７）特許請求の範囲第１項から第１６項までのいず
    れかの項に記載された装置において、上記の検出器、吸
    上ポンプ等が正常に動作しないときに警告信号が出力さ
    れるように、検出器の出力信号が所定の値で監視されて
    いることを特徴とする装置。