JPS6330061B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、プロセス生成物捕集用容器内の捕
集量を簡便且つ迅速、正確に測定する方法に関す
るものである。

この方法は、特に、気体または液体のプロセス
生成物をコールドトラツプで冷却、固化して捕集
する際に、プロセスの生産を続行したまま、ある
いは短時間中断するだけでその捕集量を正確に測
定する際に、有効に利用することができる。

〈従来技術〉 気体または液体のプロセス生成物を冷媒で冷却
した捕集容器例えばコールドトラツプで冷却、固
化させて捕集する際に、その捕集量をプロセスの
生産を続行したまま、あるいは短時間の中断によ
り簡便に測定する方法として、従来からプロセス
流量測定法と重量測定法が知られている。

プロセス流量測定法は種々の方式があるが、代
表的な差圧方式について第１図を参照して説明す
ると、冷媒により冷却されているコールドトラツ
プ１に気体又は液体のプロセス生成物が導入ライ
ン２により導入され、冷却、固化された生成物３
がコールドトラツプ内に捕集される。番号４はプ
ロセス生成物をコールドトラツプに導くための捕
集排気系に通じるラインである。導入ライン２に
は流量計５が設置されており、ここを流れる流体
の流量に相当する電気信号を発生するようになつ
ている。電気信号は電気回路６にて増幅、演算さ
れ、流量値を指示および積算することによつて、
コールドトラツプに捕集蓄積されるプロセス生成
量を連続的に測定することができる。

しかしながら、このプロセス流量測定法は、流
量計を付加的に設置しなくてはならないため高価
になり、更に経時的変化が生じるため定期的な校
正が必要となる。加えて、流量計における流量測
定に際しては、流体の差圧から流量へ変換するた
めの補正係数が必要となり、この係数は実験によ
つて求めることができるが、流体成分によりこの
値が異なるため、多成分の流体が混入すると測定
誤差を生じてしまうという欠点がある。

第２図はもう一つの従来方法である重量測定法
を説明するものであり、図中番号１ないし４は第
１図と同じ要素を示し、番号７はコールドトラツ
プの支持部材に装置された重量測定用センサー
（ロードセル）である。コールドトラツプに捕集
されたプロセス生成物の重量が変化すると、コー
ルドトラツプの支持部材への応力の変化として表
われる。この応力の変化量をセンサー７にて検出
し、電気回路８で電気的変換を行ない、更に増幅
およびプロセス生成物の重量指示、積算を行な
う。

かような重量測定法によれば、プロセス生成物
の捕集重量を連続的且つ直接的に測定することが
できるが、ロードセルを付加的に設置するため高
価となるだけでなく、温度依存性による測定誤差
が生じやすい。従つて広範囲な温度領域で使用す
る場合には、温度条件も加えたロードセルの校正
を行なう必要があり、かような校正に多大の時間
を費やす。更には、測定原理自体が微小変位を利
用するものであるため、コールドトラツプ本体
は、これに接続するプロセス配管或いはこれを固
定する床に対して可撓性を持たせる必要がある。
このため耐震上や安全上から特別な配慮が必要と
なる。

〈発明の目的〉 そこでこの発明は、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、特殊な計器や配管等を付加的に設置
する必要をなくし、安価且つ簡便、迅速に、また
プロセスを瞬時中断すだけで、精度の高いプロセ
ス生成物の容器内捕集量を測定できる方法を提供
することを目的になされたものである。

〈発明の構成〉 この発明によるプロセス生成物の容積内捕集量
を測定する方法は、容積既知の空間を有する密封
可能な捕集容器に既知量の容積変化を該捕集容器
内空間に与えるための補助空間を接続し、 該捕集容器にプロセス生成物流を所定時間導入
して該捕集容器内空間に液体または固体として未
知量のプロセス生成物を捕集し、 プロセス生成物捕集前後の該捕集容器内空間の
容積変化および該補助空間により該捕集容器内空
間に容積変化を与える前後の該捕集容器内および
該補助空間内の圧力変化からボイルの法則に基づ
いて前記プロセス生成物捕集容積を求めることを
特徴とするものである。

〈実施例〉 以下にこの発明を図示した好ましい実施例を参
照して説明する。

第３図はこの発明の方法の一つの実施例を説明
するものであり、気体または液体のプロセス生成
物を冷却、固化して捕集するコールドトラツプ１
０を例示してある。プロセス生成物流は弁ａを有
する導入ライン１１からコールドトラツプ１０内
の容積既知の空間内に導入される。コールドトラ
ツプ内空間は冷媒ライン１２により冷却されてい
るため、この空間内でプロセス生成物は冷却さ
れ、固化したプロセス生成物１３が捕集される。
番号14はプロセス生成物をコールドトラツプに導
くたの捕集排気系に通じるラインであり、弁ｂを
有している。

コールドトラツプ１０内空間は、弁ｃを介して
液密に構成された補助タンク１５と連通されてい
て、弁ｃを開とすることによつて既知量の容積変
化をコールドトラツプ内空間に与えるようになつ
ている。この補助タンク１５はタンク内をパージ
するための排気系ライン１６を有しており、弁ｄ
はタンク内をパージするとき以外は閉とされてい
る。

コールドトラツプ１０および補助タンク１５に
は圧力計１７および１８を配設して、コールドト
ラツプ内部圧力および補助タンク内部圧力を測定
できるようになつている。

上記の如き構成のコールドトラツプについて、
弁ａ，ｂ，ｃ，ｄを閉状態とした時のコールドト
ラツプ１０内空間の容積V₁（閉とした弁ａ，ｂ，
ｃまでの配管部分の容積も含む）、補助タンク１
５内容積V₂（閉とした弁ｃ，ｄまでの配管部分の
容積も含む）、および補助タンク１５内圧力値P₂
（圧力計１８の指示）を予め測定しておく。

いま、コールドトラツプ１０を捕集モード、即
ち弁ａ，ｂを開とした弁ｃを閉とした状態で、導
入ライン１１から流入するプロセス生成物をコー
ルドトラツプ内で冷却、固化してコールドトラツ
プ内空間に捕集し、ある時間経過後の捕集生成物
１３の容積をV_xとすると、このV_xは以下のよう
にして求めることができる。先ず、弁ａ，ｂを瞬
時閉とし、このときのコールドトラツプ内部圧力
P₁を圧力計１７により測定する。次に弁ａ，ｂ
は閉状態のままにして弁ｃを開とした時の圧力計
１７の圧力値P₀を測定する。この状態での圧力
計１８の圧力値もP₀となつている。

計算の便宜上、P₁＞P₂、断熱膨脹であると仮
定すると、ボイルの法則により下記式が成立す
る。

（P₁−P₀）（V₁−V_x）＝（P₀−P₂）V₂ ∴V_x＝（P₁−P₀）V₁−（P₀−P₂）V₂／P₁−P₀ …(1) 式(1)において、P₁，P₂，P₀，V₁，V₂は既知で
あるから捕集生成物容積V_xを求めることができ、
必要ならば生成物密度ρより捕集重量Ｘ（＝ρV_x）
を求めることができる。

なお式(1)はP₁＞P₂の場合を示しているが、P₁
＜P₂であつても成立することが理解できよう。

第４図はこの発明方法の別な実施例を説明する
ものであり、第３図と同様に弁ａを備えたプロセ
ス生成物流導入ライン２１と弁ｂを備えた捕集排
気系に通じるライン２４と冷媒ライン２２と圧力
計２７とを有するコールドトラツプ２０を示して
ある。第３図に図示した構造と異なる点は、容積
変化をコールドトラツプ内空間に与える補助空間
として、第３図に示した補助タンク１５に変え
て、ベローズの如き伸縮自在の可撓性補助容器２
５をコールドトラツプ２０の一端に接続し、両者
の内部空間が互いに連通するようになつている点
である。

かようなコールドトラツプについて、弁ａ，ｂ
を閉状態とした時のベローズ内容積を含むコール
ドトラツプ２０内空間容積V₁を予め測定してお
く。

コールドトラツプ２０を捕集モード即ち弁ａ，
ｂを開とした状態で、導入ライン２１から流入す
るプロセス生成物をコールドトラツプ内空間に捕
集し、ある時間経過後の捕集生成物２３の容積を
V_xとすると、このV_xは以下のようにして求める
ことができる。先ず弁ａ，ｂを瞬時閉とし、この
ときのコールドトラツプ内部圧力P₁を圧力計２
７により測定する。次にベローズ２５を長さｌだ
け縮めた時の内部圧力P₂を同じく圧力計２７で
測定する。ここでベローズを長さｌだけ縮めた際
の容積変化量をｖとすると、ボイルの法則により
下記式が成立する。

P₁（V₁−V_x）＝P₂（V₁−V_x−ｖ） ∴V_x＝V₁−P₂／P₂−P₁ｖ …(2) 式(2)においてP₁，P₂，V₁，ｖは既知であるか
ら捕集生成物容積V_xを求めることができる。

なお式(2)はベローズを縮めてコールドトラツプ
内空間に容積変化を与えたがベローズを伸ばして
容積変化を与えてもよい。

以上の説明は、捕集容器としてコールドトラツ
プを例に挙げて説明したが、この発明は必ずしも
コールドトラツプを用いる場合のみに限定される
ものではなく、プロセス生成物を液体または固体
としてその内部空間に捕集できるような捕集容器
を用いた場合に広く利用することができる。

〈発明の効果〉 (1) 従来方法のように容器内捕集量を測定するた
めの特別な計器、配管等の設備が不要であり、
既設の圧力計、既知容積の配管等を利用できる
から、大幅な設備コスト低減が図れる。

(2) 特に従来の重量測定法においては、捕集容器
とプロセス配管との接続部や容器を支持して微
小変位を計測する部分に可撓性を持たせる必要
があるため、耐震上または安全上から特別な配
慮が必要であつたが、この発明方法においては
かような配慮は一切不要となり、設備コストの
低減に加えて信頼性、安全性の向上が図れる。

(3) この発明方法による測定精度は圧力計の精度
に依存するが、圧力計は温度変化や流体成分の
変化等の環境変化に極めて強く、流量計やロー
ドセルの如き他のセンサーに比べて安定で誤差
も少なく、他の方式より精度よく測定できる。
また、圧力計の経時変化がないため、校正が不
要となり安定した精度を保証することができ
る。

(4) この発明方法による測定に際しては、プロセ
スを瞬間的に中断させるだけでよい。この時間
は、弁の開閉と捕集容器内部圧力整定に要する
数秒間でよいため、プロセス運転維持の支障と
はならない。

以上の如き種々の効果をもたらすこの発明方法
は、ウラン濃縮プラントの如く真空下において連
続的に、且つ密封に対して高い安全性を保ちなが
ら高精度にプロセス生成物の容器内捕集量を測定
する場合に、特に有効に適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法であるプロセス流量測定法につ
いての説明図：第２図は従来法である重量測定法
についての説明図；第３図はこの発明方法の実施
例を示す説明図；および第４図はこの発明方法の
別な実施例を示す説明図である。 １０，２０…捕集容器（コールドトラツプ）、
１１，２１…プロセス生成物流導入ライン、１
２，２２…冷媒ライン、１３，２３…捕集生成
物、１４，２４…捕集排気系に通じるライン、１
５…補助タンク、１７，１８，２７…圧力計、２
５…ベローズ、ａ，ｂ，ｃ，ｄ…弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容積既知の空間を有する密封可能な捕集容器
   に既知量の容積変化を該捕集容器内空間に与える
   ための補助空間を接続し、 該捕集容器にプロセス生成物流を所定時間導入
   して該捕集容器内空間に液体または固体として未
   知量のプロセス生成物を捕集し、 プロセス生成物捕集前後の該捕集容器内空間の
   容積変化および該補助空間により該捕集容器内空
   間に容積変化を与える前後の該捕集容器内および
   該補助空間内の圧力変化からボイルの法則に基づ
   いて前記プロセス生成物捕集容積を求めることを
   特徴とするプロセス生成物の容器内捕集量を測定
   する方法。 ２ 前記補助空間として、弁により断続自在に該
   捕集容器内空間と接続させた容積既知の補助容器
   を用いる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記補助空間として、該捕集容器内空間と接
   続した伸縮自在の可撓性補助容器を用いる特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記プロセス生成物捕集容積とプロセス生成
   物の密度との積よりプロセス生成物重量を求める
   特許請求の範囲第１項，第２項または第３項記載
   の方法。