JPH026352Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、プロパン、メチルクロライド等のガ
ス中の微量水分濃度を測定するために用いる微量
水分濃度測定装置の改良に関する。

従来、ガス中の微量水分濃度を測定するための
測定装置としては、モレキユラシーブに対して水
分が吸着するときの吸着熱を測定する方式の水分
濃度測定装置が知られている。

この装置は、第１図に示したように、サンプル
流路を２系統１，２に分け、これら流路１，２に
それぞれサンプル導入管３及びベント管４を連結
し、また一方の流路１にサンプル中の水分を除去
するためのドライヤ５、フローコントロールバル
ブ６ａ、フローメータ７ａ、及び検出器８ａをサ
ンプル導入管３側からベント管４側に向けて順次
介装すると共に、他方の流路２にフローコントロ
ールバルブ６ｂ、フローメータ７ｂ、及び検出器
８ｂをサンプル導入管３側からベント管４側に向
けて順次介装し、かつ一方の流路１のドライヤ５
とフローコントロールバルブ６ａとの間、他方の
流路２のフローコントロールバルブ６ｂの前にそ
れぞれ三方向切換バルブ９ａ，９ｂを介装し、一
方の切換バルブ９ａと他方の流路２、他方の切換
バルブ９ｂと一方の流路１とをそれぞれ分岐管１
０ａ，１０ｂにてフローコントロールバルブ６
ｂ，６ａの前で連結してなるものである。ここ
で、切換バルブ９ａ，９ｂとしては、例えば三方
電磁弁が用いられる。この場合、三方電磁弁は非
通電時には図示のＣとNOが連通し、実線矢印方
向に流通路が形成されるのに対し、通電時には図
示のＣとNCが連通し、鎖線矢印方向に流通路が
形成されるようになつている。そして、前記検出
器８ａ，８ｂは、いずれも内部にモレキユラシー
ブが充填されていると共に、これにサーミスタ１
１ａ，１１ｂが挿入され、このモレキユラシーブ
にガス中の水分が吸着されることにより発生する
熱がこのサーミスタ１１ａ，１１ｂにより検知さ
れるようになつている。なお、これらのサーミス
タ１１ａ，１１ｂは熱伝導度検出器と同じ構成で
ブリツジ回路となつている。

この第１図に示す従来の微量水分測定装置で
は、切換バルブ９ａ，９ｂは同時に所定時間毎に
繰り返し動作するように構成されている。このた
め、検出器８ａ，８ｂには流路２に導入された水
分を含んだ試料ガスと、流路１に導入された同じ
水分を含んだ試料ガスからドライヤ５で水分が除
去された乾燥ガス（乾燥試料ガス）が所定時間毎
に交互に繰り返し導入されるようになる。即ち、
切換バルブ（三方電磁弁）９ａ，９ｂが非動作時
には、上述したようにＣとNCとが連通し、実線
矢印方向に流通路が形成されるので、検出器８ａ
には流路１に導入された試料ガスからドライヤ５
で水分が除去された乾燥ガス（乾燥試料ガス）が
流通するのに対し、検出器８ｂには流路２に導入
された試料ガスがそのまま流通する。従つて、検
出器８ｂでは、この試料ガス中の水分がモレキユ
ラシーブに吸着されることにより吸着熱が発生
し、その温度変化がサーミスタ１１ｂで検出され
る。次に、切換バルブ（三方電磁弁）９ａ，９ｂ
が動作すると、ＣとNCとが連通し、鎖線矢印方
向に流通路が形成されるので、流路２に導入され
た試料ガスは分岐管１０ｂを通つて検出器８ａに
流通し、また流路１に導入された試料ガスからド
ライヤ５で水分が除去された乾燥ガスは分岐管１
０ａを通つて検出器８ｂに流通する。従つて、切
換バルブ９ａ，９ｂが動作すると、検出器８ａに
は試料ガスが導入され、検出器８ｂには乾燥ガス
が導入されるようになるため、検出器８ａでは試
料ガス中の水分モレキユラシーブへの吸着による
吸着熱が発生し、その温度変化がサーミスタ１１
ａで検出される一方、検出器８ｂでは乾燥ガスの
流通によりモレキユラシーブからそこに吸着され
ていた水分が脱着され、熱が奪われる共に、モレ
キユラシーブの再生が行なわれるものである。

従つて、切換バルブ９ａ，９ｂは上述した動作
を同時に所定時間毎に繰り返し行なうので、サー
ミスタ１１ａ，１１ｂからなるブリツジ回路の出
力信号は、第２図に示したような正弦波状の波形
となり、ここで試料ガス中の水分量は波形の振幅
Ｈに相当したものとなる。

しかしながら、第１図に示したような従来のこ
の種の微量水分測定装置にあつては、上述したよ
うに検出器８ａ，８ｂのいずれかに常に水分を含
んだサンプルガスが流れるようになつているた
め、分析の開始に当り両検出器８ａ，８ｂのいず
れに対しても必らず乾燥ガスを流して検出器８
ａ，８ｂを安定化する必要があり、このための付
加機構が必須となるため、装置が複雑化し、装置
のコストもアツプする欠点がある。更に、水分濃
度は一ピークの上限から下限までの距離に相当
し、また第２図に示したように測定の基準となる
各ピークの中間点乃至は零点が一定でなく変動す
る上、しばしばピークの頂点がチヤートからはず
れることもあり、このため信号が読みにくく、水
分濃度を簡単かつ的確に知る上で問題があり、信
号処理も困難である等の欠点を有していた。

本考案は上記事情を改善するためになされたも
ので、一方の検出器には常時乾燥サンプルガスを
流すと共に、他方の検出器には乾燥サンプルガス
と測定すべき水分含有サンプルガスとを所定時間
毎に切換えて流すことができ、このため分析開始
時において両検出器にそれぞれ乾燥サンプルガス
を流すことにより、検出器の安定化操作が特別の
付加機構なしで簡単に行なわれると共に、両検出
器に乾燥サンプルガスを流通させたときの状態を
基準とし、次に他方の検出器に水分含有サンプル
ガスを流した状態を対比させることにより、交互
に基準状態と測定状態を出現させ、これを繰り返
しながら測定できるので、常に測定系の基準状態
との対比が行なわれ、これよりブリツジ回路の出
力信号も検出器の両方に乾燥サンプルガスを流通
させたときの平衡した状態と他方の検出器に水分
含有サンプルガスを流したときのピーク波形の繰
り返しとなり、従つて平衡状態を基準としてピー
ク高さを測定することによつて水分量に対応した
信号量を的確に把握することができるため、信号
処理が簡単で、水分濃度を容易かつ的確に検知す
ることができ、従つて水分濃度測定の方法が簡略
化された微量水分濃度測定装置を提供することを
目的とする。

以下、本考案の一実施例につき第３図を参照し
て説明する。なお、この第３図に示す実施例にお
いて、第１図の微量水分測定装置と同一構成部分
については同一の参照符号を付し、その説明を省
略する。

この第３図に示す実施例の微量水分測定装置
は、第１図の従来装置とほぼ同様の構成である
が、第１図の装置が流路１，２にそれぞれれ三方
切換バルブ９ａ，９ｂを介装し、検出器８ａ，８
ｂのいずれかに乾燥サンプルを流すと共に、他方
に水分含有サンプルガスを流すよう構成してあ
り、両検出器８ａ，８ｂには所定時間毎に水分含
有サンプルガスが必らず流れるようになつている
のに対し、第３図の実施例は、ドライヤ５の介装
されない他方の流路２にのみ三方切換バルブ９ｂ
を介装し、この切換バルブ９ｂと一方の流路１と
を分岐管１０にて連結したもので、これにより一
方の検出器８ａには常に乾燥サンプルガスのみが
流れると共に、他方の検出器８ｂには切換バルブ
９ｂの切換えにより所定時間毎に乾燥サンプルガ
スと水分含有サンプルガスとが交互に流れるよう
になつており、常に乾燥サンプルガスが流れる一
方の検出器８ａを参照検出器、乾燥サンプルガス
と水分含有サンプルガスが交互に流れる他方の検
出器８ｂを測定検出器としたものである。ここ
で、前記切換バルブ９ｂは例えば三方電磁弁で構
成することができ、第３図に示したように電磁弁
の非動作時にはNOとＣとが連通し、実線矢印方
向に流通路が形成されるので、流路２に導入され
た水分含有サンプルガスはそのま他方の検出器８
ｂと流通し、電磁弁の動作時にはNOとＣとが連
通し、鎖線矢印方向に流通路が形成されるので、
流路２に導入された水分含有サンプルガスの流通
は遮断され、他方の検出器８ｂには流路１に導入
された水分含有サンプルガスからドライヤ５で水
分が除去された乾燥サンプルガスが流通するもの
である。

なお、この第３図の装置も、各検出器８ａ，８
ｂ内のモレキユラシーブ内にサーミスタ１１ａ，
１１ｂが挿入され、これらのサーミスタ１１ａ，
１１ｂがブリツジ回路に組まれていると共に、こ
れにプログラマ部１２が接続し、このプログラマ
部１２にてブリツジ回路から送られてくる検出信
号を処理し、水分量として演算してその結果をレ
コーダ１３に出力するようになつている。ここ
で、他方の検出器８ｂには、水分含有サンプルガ
スと水分を除去した乾燥サンプルガスが切換バル
ブ９ｂの動作により交互に流通され、一方の検出
器８ａには常時乾燥サンプルガスが流通されるの
で、検出信号は明確なベースラインを得ることが
でき、水分による信号はベースラインより始まる
ピーク波形であり、プログラマ部１２はそのベー
スラインからのピーク面積を処理するものであ
る。

この第３図に示す微量水分濃度測定装置によれ
ば、分析の開始に当り、切換バルブ９ｂの切換操
作により他方の検出器９ｂに乾燥サンプルガスを
流すようにすれば両検出器９ａ，９ｂにそれぞれ
同時に乾燥サンプルガスが流れるので、両検出器
９ａ，９ｂが簡単にしかも確実に安定化され、従
つて両検出器９ａ，９ｂ内のモレキユラシーブを
乾燥、安定化させるための特別の付加機構を必要
としないものである。

また、第３図の装置においても、上述したよう
に各検出器８ａ，８ｂ内のモレキユラシーブにサ
ーミスタ１１ａ，１１ｂが挿入され、これらのサ
ーミスタ１１ａ，１１ｂがブリツジ回路に組まれ
ているものであるが、この装置においては一方の
対照検出器８ａには常に水分が除かれた乾燥サン
プルガスが流通し、他方の測定検出器８ｂには水
分を含有した生の被測定サンプルガスと乾燥サン
プルガスとが交互に流れるようになつているた
め、他方の測定検出器８ｂに水分含有サンプルガ
スが流れると、この検出器８ｂ内のモレキユラシ
ーブが水分を吸着することによつてその温度が上
昇すると共に、切換バルブ９ｂの切換えにより検
出器８ｂ内を乾燥サンプルガスが流れると温度が
低下し、元の状態に戻る。このため、ブリツジ回
路の出力はピーク波形を形成し、このピークの大
きさｈが水分含有サンプルガス中の水分量に対応
するものであるが、ここで検出器８ａ，８ｂから
の信号出力は第４図に示したような明確なクロマ
トグラム状のピークを示し、各ピークのベースラ
インからの信号を容易に読むことができ、またそ
の信号を容易に処理することができるものであ
る。

即ち、第３図の装置によれば両検出器８ａ，８
ｂにそれぞれ乾燥サンプルガスを流通させたとき
の状態を基準とし、次に他方の検出器８ｂにサン
プルガスを流した状態を対比させることができる
もので、基準状態とサンプルガス流通状態（測定
状態）とを交互に繰り返し出現させつつ測定する
ことができ、従つてサンプルガス流通状態（測定
状態）は常に基準状態と対比されるものである。
このため、サーミスタ１１ａ，１１ｂからなるブ
リツジ回路の出力信号は、両検出器８ａ，８ｂの
両者に乾燥サンプルガスを流したときの平衡状態
と、他方の検出器８ｂに水分含有サンプルガスを
流したときのピーク波形の繰返しとなり、第４図
に示したような一定のベースラインを有するピー
ク波形が得られるものである。従つて、平衡状態
（ベースライン）を基線としてピーク高さを測定
することにより、容易かつ的確に水分量に対応し
た信号量を把握でき、サンプルガス中の水分量を
測定し得るものである。即ち、第１図の従来装置
は、両検出器のいずれか一方に乾燥ガス（参照
側）、他方に水分を含む試料ガス（測定側）を交
互に流し、両検出器の出力差から水分量を求める
ものであるが、この従来例においては参照例の検
出器から水分が十分に脱着されない状態で測定が
行なわれるため、第２図のようにベースラインが
変動し、ベースラインからのピーク高さだけで信
号処理を行なうことができない。つまり、従来例
でベースラインが変動するのは、試料ガスを流し
たときに検出器（それに通じる流路も含めて）に
水分が吸着し、次に乾燥ガスに切り替えたときに
この水分が十分脱着されないためであり、この場
合水分の吸着量が多いほど脱着に時間がかかるの
で、水分を十分脱着するためには乾燥ガスを検出
器に長時間流せばよいが、従来例では仮に一方の
検出器に長時間乾燥ガスを流すとすると、同時に
他方の検出器には水分を含んだ試料ガスを長時間
流すことになり、この他方の検出器に多量の水分
が吸着して次回の乾燥ガス流通時に水分が十分脱
着されなくなり、結果的に両方の検出器を十分に
乾燥することができない。

これに対し、本装置においては一方の検出器８
ａ（参照側）に常に乾燥ガスを流すと共に、他方
の検出器８ｂ（測定側）のみに乾燥ガスと水分含
有試料ガスとを流し、両検出器８ａ，８ｂの出力
差を求めているので、他方の検出器８ｂが十分に
乾燥するまでこの検出器８ｂに乾燥ガスを流すこ
とができ、このためベースラインが安定し、ベー
スラインからのピーク高さだけで信号処理を行な
うことができるものである。

なお、上述した第３図の装置は、ガス中の微量
水分、特に約50ppmまでの水分を含有するガスに
対し、好適に使用し得るものである。また、検出
器８ａ，８ｂ内に充填するモレキユラシーブとし
ては、モレキユラシーブ３Ａ，５Ａが好適であ
る。更に、ドライヤ５はサンプルガス中の水分を
除去し得るものであればいずれのものでもよく、
例えば凍結乾燥機などが利用され得るが、モレキ
ユラシーブにより水分を吸着させる方式のものが
最適である。この場合、モレキユラシーブを充填
したドライヤを２基設け、その一方を水分吸着に
用いているときに他方を再生するように構成する
ことができる。

なおまた、サンプルガス中の水分測定に際し、
水分を含有する被測定サンプルガスの他方の検出
器８ｂへの導入は、連続してあまり長時間続ける
とピーク高の再現性が低下する場合があるので、
導入時間は20〜40秒程度とすることが好ましく、
また流量が少ないと不安定になるため、サンプル
導入流量は2.5〜3.5／分程度とすることが好ま
しい。また、上記構成の装置において、流路１，
２はドライヤ５から検出器８ａ，８ｂの全体に亘
り恒温槽を用いるなどして一定温度に維持してお
くことが好ましい。

以上詳述したように、本考案はサンプル導入管
と接続された一方の流路にドライヤ及び内部にモ
レキユラシーブが充填された一方の検出器を介装
すると共に、前記サンプル導入管と接続された他
方の流路に三方切換バルブ及び内部にモレキユラ
シーブが充填された他方の検出器を介装し、かつ
前記切換バルブと一方の流路とを分岐管を介して
一方の検出器の前で連結して、一方の検出器には
サンプル導入管から一方の流路に導入されかつド
ライヤにて水分が除去された乾燥サンプルガスを
流すと共に、他方の検出器には前記切換バルブの
切換えで所定時間毎に前記乾燥サンプルガスとサ
ンプル導入管から他方の流路に導入された水分を
含むサンプルガスとを交互に流し、この水分含有
サンプルガス中の水分が他方の検出器のモレキユ
ラシーブに吸着されることによつて生じる吸着熱
を測定することにより前記水分含有サンプルガス
中の水分に測定するよう構成したことにより、分
析開始時における検出器の安定化操作が特別の付
加機構なしで簡単に行ない得、装置が簡略化され
ると共に、検出器からの信号出力も明確なクロマ
トグラム状のピークを示し、信号の読み取り、信
号処理が簡単である等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の微量水分濃度測定装置のフロー
チヤート、第２図は同装置によつて得られる信号
波形、第３図は本発明の一実施例を示すフローチ
ヤート、第４図は同装置によつて得られる信号波
形である。 １，２……流路、３……サンプル導入管、４…
…ベント管、５……ドライヤ、８ａ，８ｂ……検
出器、９ｂ……三方切換バルブ、１０ｂ……分岐
管、１１ａ，１１ｂ……サーミスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. サンプル導入管３と接続された一方の流路１に
   ドライヤ５及び内部にモレキユラシーブが充填さ
   れてこのモレキユラシーブの温度変化を検出する
   一方の検出器８ａを介装すると共に、前記サンプ
   ル導入管３と接続された他方の流路２に三方切換
   バルブ９ｂ及び内部にモレキユラシーブが充填さ
   れてこのモレキユラシーブの温度変化を検出する
   他方の検出器８ｂを介装し、かつ前記切換バルブ
   ９ｂと一方の流路１とを分岐管１０を介して一方
   の検出器８ａの前で連結して、一方の検出器８ａ
   にはサンプル導入管３から一方の流路１に導入さ
   れかつドライヤ５にて水分が除去された乾燥サン
   プルガスを流すと共に、他方の検出器８ｂには前
   記切換バルブ９ｂの切換えで所定時間毎に前記乾
   燥サンプルガスとサンプル導入管３から他方の流
   路２に導入された水分を含むサンプルガスとを交
   互に流し、前記一方の検出器８ａの出力信号と他
   方の検出器８ｂの出力信号との差から前記水分含
   有サンプル中の水分を測定するよう構成したこと
   を特徴とする微量水分濃度測定装置。