JPH0320762Y2 - - Google Patents
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- JPH0320762Y2 JPH0320762Y2 JP20008684U JP20008684U JPH0320762Y2 JP H0320762 Y2 JPH0320762 Y2 JP H0320762Y2 JP 20008684 U JP20008684 U JP 20008684U JP 20008684 U JP20008684 U JP 20008684U JP H0320762 Y2 JPH0320762 Y2 JP H0320762Y2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
この発明は、ガス成分測定セルに関する。さら
に詳しくは、気体中に含まれる各種ガス成分、例
えば湿分、亜硫酸ガス、アンモニアガス、二酸化
窒素ガス等の濃度測定用セルであつて、ことに石
油精製工程におけるリサイクルガスや塩素、フツ
素化学工業におけるプロセスガスの監視や高圧ボ
ンベガス中の水分測定等の湿度測定用として有用
なガス成分測定セルに関する。
に詳しくは、気体中に含まれる各種ガス成分、例
えば湿分、亜硫酸ガス、アンモニアガス、二酸化
窒素ガス等の濃度測定用セルであつて、ことに石
油精製工程におけるリサイクルガスや塩素、フツ
素化学工業におけるプロセスガスの監視や高圧ボ
ンベガス中の水分測定等の湿度測定用として有用
なガス成分測定セルに関する。
(ロ) 従来技術
従来から種々のガス成分を測定する計測素子と
して水晶振動子等の圧電素子を利用したものが知
られており、例えば圧電素子板上にトリエタノー
ルアミンからなるガス感湿膜を形成した亜硫酸ガ
スセンサー、Ｌ−グルタミン酸−HClによる感湿
膜を形成したアンモニアガスセンサ、高分子電解
質膜を形成した湿度センサ等が提案されている。
かかる圧電素子を用いたガス検知センサは、通
常、ガス導入管及び排出管を備えたガス成分測定
用容器内に固定して用いられ（ガス成分測定セ
ル）、ガス成分の測定は被検ガスをガス導入管及
びガス排出管によりセル内に導入通過させ、この
ガス流動状態でのガス検知センサの出力、すなわ
ちガス感応膜の重量変化に基づく圧電素子板の発
振周波数の変動を検出することにより行なわれ
る。そして較正は標準ガスを用いることにより適
宜行なわれる。
して水晶振動子等の圧電素子を利用したものが知
られており、例えば圧電素子板上にトリエタノー
ルアミンからなるガス感湿膜を形成した亜硫酸ガ
スセンサー、Ｌ−グルタミン酸−HClによる感湿
膜を形成したアンモニアガスセンサ、高分子電解
質膜を形成した湿度センサ等が提案されている。
かかる圧電素子を用いたガス検知センサは、通
常、ガス導入管及び排出管を備えたガス成分測定
用容器内に固定して用いられ（ガス成分測定セ
ル）、ガス成分の測定は被検ガスをガス導入管及
びガス排出管によりセル内に導入通過させ、この
ガス流動状態でのガス検知センサの出力、すなわ
ちガス感応膜の重量変化に基づく圧電素子板の発
振周波数の変動を検出することにより行なわれ
る。そして較正は標準ガスを用いることにより適
宜行なわれる。
しかしながら、かかるガス成分測定セルにおい
ては、被検ガスや標準ガス等のセル内への導入ガ
ス流の流量変化により出力が変動し易く低濃度ガ
ス成分についての高確度な測定が困難であるとい
う問題点があつた。例えば、代表的な従来の湿度
測定セルは、第４図及び第５図に示すようにガス
導入管１及びガス排出管３を備えた容器９内に、
感湿膜８を形成した圧電素子板からなる湿度セン
サ７を内蔵し、かつこの感応面すなわち感湿膜表
面にガス導入管１からの導入ガス流が円滑に供給
されるように設定した構造からなるが、導入ガス
の流量変化による発振周波数への影響が生じ、そ
の結果、低湿度領域での誤差を生じ易いとい問題
点があつた。
ては、被検ガスや標準ガス等のセル内への導入ガ
ス流の流量変化により出力が変動し易く低濃度ガ
ス成分についての高確度な測定が困難であるとい
う問題点があつた。例えば、代表的な従来の湿度
測定セルは、第４図及び第５図に示すようにガス
導入管１及びガス排出管３を備えた容器９内に、
感湿膜８を形成した圧電素子板からなる湿度セン
サ７を内蔵し、かつこの感応面すなわち感湿膜表
面にガス導入管１からの導入ガス流が円滑に供給
されるように設定した構造からなるが、導入ガス
の流量変化による発振周波数への影響が生じ、そ
の結果、低湿度領域での誤差を生じ易いとい問題
点があつた。
ことに最近、ガス感応膜や半導体技術の進歩に
よつてppmオーダー又はそれ以下の感度を有する
高分解能の各種圧電式ガス検知センサが開発され
ているが、このような高感度センサを用いた際に
は上記流量変化による影響を大きく受け、導入ガ
スの流量を厳格に制御しないと実質的な測定を行
なえないという欠点があつた。
よつてppmオーダー又はそれ以下の感度を有する
高分解能の各種圧電式ガス検知センサが開発され
ているが、このような高感度センサを用いた際に
は上記流量変化による影響を大きく受け、導入ガ
スの流量を厳格に制御しないと実質的な測定を行
なえないという欠点があつた。
(ハ) 考案の目的
この考案は、上記従来の問題点に鑑みなされた
ものであり、ことに低濃度のガス成分を高確度に
測定しうるガス成分測定セルを提供しようとする
ものである。
ものであり、ことに低濃度のガス成分を高確度に
測定しうるガス成分測定セルを提供しようとする
ものである。
(ニ) 考案の構成
かくしてこの考案によれば、ガス導入管及び排
出管を備え、圧電素子板上に所定のガス感応膜を
形成し感応面を設定したガス検知センサを内蔵し
てなるガス成分測定セルにおいて、 セル内のガス流の流れ方向に感応面が略平行と
なるようガス検知センサを配置すると共に、上記
ガス導入管のガス導入口とガス検知センサとの間
に介在してガス流を部分的に遮閉する遮閉手段を
設けてなるガス成分測定セルが提供される。
出管を備え、圧電素子板上に所定のガス感応膜を
形成し感応面を設定したガス検知センサを内蔵し
てなるガス成分測定セルにおいて、 セル内のガス流の流れ方向に感応面が略平行と
なるようガス検知センサを配置すると共に、上記
ガス導入管のガス導入口とガス検知センサとの間
に介在してガス流を部分的に遮閉する遮閉手段を
設けてなるガス成分測定セルが提供される。
この考案は、上記のごとく構成することによ
り、ガス検知センサ感応面への導入ガス流の直接
吹き込みの防止とセル内ガス流の円滑な排出を可
能とし、それにより導入ガス流の流量変化による
セル内での圧力変化を緩和して流量変化に基づく
測定誤差を低減せしめたものである。
り、ガス検知センサ感応面への導入ガス流の直接
吹き込みの防止とセル内ガス流の円滑な排出を可
能とし、それにより導入ガス流の流量変化による
セル内での圧力変化を緩和して流量変化に基づく
測定誤差を低減せしめたものである。
(ホ) 実施例
以下、この考案を実施例により詳説するが、こ
れによりこの考案は限定されるものではない。
れによりこの考案は限定されるものではない。
第１図はこの考案の一実施例の湿度測定セルを
示す構成説明図である。図において、湿度測定セ
ルは、直方体状のステンレス製容器９と、この容
器９の上面左端中央部に接続され内部空隙１２内
にガスを供給しうるガス導入管１と、右側面中央
部に接続され内部空隙１２内のガスを排出しうる
ガス排出管４と、内部空隙１２内に保持金具５に
より装着された湿度センサ７とから基本構成され
てなる。湿度センサ７は圧電素子板の両面に各々
金電極を介して感湿膜８，８を形成してなる円板
状のタイプのものであり、導入ガスのセル内での
ガス流の流れ方向（図中、左端から右端）に感湿
膜８の感応面が略平行となるよう配置固定されて
なる。なお、それぞれの金電極には図示しないリ
ード線が接続されており、これらは保持金具５，
５に沿つて外部の発振周波数測定器に接続されて
いる。
示す構成説明図である。図において、湿度測定セ
ルは、直方体状のステンレス製容器９と、この容
器９の上面左端中央部に接続され内部空隙１２内
にガスを供給しうるガス導入管１と、右側面中央
部に接続され内部空隙１２内のガスを排出しうる
ガス排出管４と、内部空隙１２内に保持金具５に
より装着された湿度センサ７とから基本構成され
てなる。湿度センサ７は圧電素子板の両面に各々
金電極を介して感湿膜８，８を形成してなる円板
状のタイプのものであり、導入ガスのセル内での
ガス流の流れ方向（図中、左端から右端）に感湿
膜８の感応面が略平行となるよう配置固定されて
なる。なお、それぞれの金電極には図示しないリ
ード線が接続されており、これらは保持金具５，
５に沿つて外部の発振周波数測定器に接続されて
いる。
一方、ガス導入管１は、左側壁に近接して内部
空隙１２内の底面附近まで挿設されてなり、その
先端部の左側壁に対向する周側面がカツトされて
ガス導入口２が設定されている。そしてかかるガ
ス導入管の先端部構造により導入ガス流の湿度セ
ンサへの直接衝突が防止される遮閉壁１０が設定
されることとなる。なお、図中、３はガス排出口
であり、６は保持金具５を支持する絶縁管を示
す。
空隙１２内の底面附近まで挿設されてなり、その
先端部の左側壁に対向する周側面がカツトされて
ガス導入口２が設定されている。そしてかかるガ
ス導入管の先端部構造により導入ガス流の湿度セ
ンサへの直接衝突が防止される遮閉壁１０が設定
されることとなる。なお、図中、３はガス排出口
であり、６は保持金具５を支持する絶縁管を示
す。
かかる湿度測定セルにおいて、ガス導入管１よ
り被検ガスが導入された際、このガス流は遮閉壁
１０の存在により湿度センサ７へ直接吹きつけら
れることなく、ガス導入口２から左側壁方向への
吹き込み及びそこでの反射を経て供給されるた
め、導入ガス流の流量変動によるセル内ガス流の
変化が緩和され、かつセル内ガス流を阻害しない
ように湿度センサが配置されていることと相俟つ
て、導入ガス流の流量変化に基づくセル内ことに
感応面に対するガス圧の変化が押えられることと
なる。その結果、流量の変化にも影響を受けない
湿度測定セルを提供することができ、微量水分の
高確度な測定が可能となる。
り被検ガスが導入された際、このガス流は遮閉壁
１０の存在により湿度センサ７へ直接吹きつけら
れることなく、ガス導入口２から左側壁方向への
吹き込み及びそこでの反射を経て供給されるた
め、導入ガス流の流量変動によるセル内ガス流の
変化が緩和され、かつセル内ガス流を阻害しない
ように湿度センサが配置されていることと相俟つ
て、導入ガス流の流量変化に基づくセル内ことに
感応面に対するガス圧の変化が押えられることと
なる。その結果、流量の変化にも影響を受けない
湿度測定セルを提供することができ、微量水分の
高確度な測定が可能となる。
一方、第２図は、この考案の他の一実施例の湿
度測定セルを示す構成説明図である。図におい
て、ガス導入管１がガス排出管４に対向して左側
面中央部に接続され、かつ遮閉手段としてガス導
入管１の内径とほぼ同径の遮閉板１０′がガス導
入口２に近接して設置されている以外、第１図と
同様な構成を示す。なお１１は遮閉板固定用の金
属支柱である。
度測定セルを示す構成説明図である。図におい
て、ガス導入管１がガス排出管４に対向して左側
面中央部に接続され、かつ遮閉手段としてガス導
入管１の内径とほぼ同径の遮閉板１０′がガス導
入口２に近接して設置されている以外、第１図と
同様な構成を示す。なお１１は遮閉板固定用の金
属支柱である。
かかる第２図に示す湿度測定セルにおいても遮
閉板１０′の設置により、導入ガス流の湿度セン
サ７の感応面への直接接触が防止され、前述と同
様に流量変化に基づく感応面へのガス圧変化が押
えられ、微量水分の高確度な測定が可能となる。
閉板１０′の設置により、導入ガス流の湿度セン
サ７の感応面への直接接触が防止され、前述と同
様に流量変化に基づく感応面へのガス圧変化が押
えられ、微量水分の高確度な測定が可能となる。
なお、上記湿度測定セルにおける湿度センサと
しては、高感度測定の観点から、圧電素子上にプ
ラズマ重合高分子をマトリツクスとしこの表層部
にスルホン酸基又は第４級アンモニウム基を化学
結合させたタイプのものを用いるのが好ましく、
ことに、スチレン等の疎水性モノマーを水晶発振
子等の圧電素子板上にプラズマ重合させ、さらに
その上に有機アミノ化合物ことに直鎖状置換基を
有する第三級アミンをプラズマ重合させ、次いで
その表面をハロゲン化アルキルで接触処理して第
４級アンモニウム基を導入せしめた感湿膜を有す
るものを用いるのが最も好ましい。
しては、高感度測定の観点から、圧電素子上にプ
ラズマ重合高分子をマトリツクスとしこの表層部
にスルホン酸基又は第４級アンモニウム基を化学
結合させたタイプのものを用いるのが好ましく、
ことに、スチレン等の疎水性モノマーを水晶発振
子等の圧電素子板上にプラズマ重合させ、さらに
その上に有機アミノ化合物ことに直鎖状置換基を
有する第三級アミンをプラズマ重合させ、次いで
その表面をハロゲン化アルキルで接触処理して第
４級アンモニウム基を導入せしめた感湿膜を有す
るものを用いるのが最も好ましい。
第３図は、上記第１図及び第２図で示したこの
考案の湿度測定セルにおける導入ガス流量と発振
周波数との関係を示すグラフである。また、図中
プロツトＸは第４図及び第５図に示した従来構造
のセルによる結果を示すものである。なお、湿度
センサとしては、ATカツト水晶振動子（約9M
Hz，14mmφ）の両面に蒸着により金薄膜を形成
し、この両面にプラズマ重合ポリスチレン膜（厚
さ約0.7μｍ）を形成し、さらにこの上にＮ，Ｎ，
N″，N″−テトラメチルヘキサンジアミンのプラ
ズマ重合によるアミノ基含有高分子膜（厚さ約
0.2μｍ）を形成し、次いでその表面を塩化メチル
で接触処理してアミノ基を第４級アンモニウム基
に変換させたものを用いた。また、被検ガスとし
ては、湿度5ppm（絶対湿度）の窒素ガスを用い
た。
考案の湿度測定セルにおける導入ガス流量と発振
周波数との関係を示すグラフである。また、図中
プロツトＸは第４図及び第５図に示した従来構造
のセルによる結果を示すものである。なお、湿度
センサとしては、ATカツト水晶振動子（約9M
Hz，14mmφ）の両面に蒸着により金薄膜を形成
し、この両面にプラズマ重合ポリスチレン膜（厚
さ約0.7μｍ）を形成し、さらにこの上にＮ，Ｎ，
N″，N″−テトラメチルヘキサンジアミンのプラ
ズマ重合によるアミノ基含有高分子膜（厚さ約
0.2μｍ）を形成し、次いでその表面を塩化メチル
で接触処理してアミノ基を第４級アンモニウム基
に変換させたものを用いた。また、被検ガスとし
ては、湿度5ppm（絶対湿度）の窒素ガスを用い
た。
このように、この考案の湿度測定セルによれ
ば、0.2ml／分以上の流量において、発振周波数
の出力はほとんど影響を受けていないことが判
る。これに対し従来構造の湿度測定セルにおいて
は、流量により周波数が大きく変化しており、流
動を一定に制御しないと微量水分ことに1ppm以
下の水分の正確な測定は不可能であることが判
る。
ば、0.2ml／分以上の流量において、発振周波数
の出力はほとんど影響を受けていないことが判
る。これに対し従来構造の湿度測定セルにおいて
は、流量により周波数が大きく変化しており、流
動を一定に制御しないと微量水分ことに1ppm以
下の水分の正確な測定は不可能であることが判
る。
(ヘ) 考案の効果
以上述べたごとく、この考案のガス成分測定セ
ルによれば、簡便に微量ガス成分の正確な測定を
行なうことができる。そしてことに流量やガス圧
が大きく変化する各種対象ガス中の微量ガス成分
の測定に有利である。
ルによれば、簡便に微量ガス成分の正確な測定を
行なうことができる。そしてことに流量やガス圧
が大きく変化する各種対象ガス中の微量ガス成分
の測定に有利である。
第１図及び第２図は、この考案のガス成分測定
セルの実施例をそれぞれ示す構成説明図、第３図
はこの考案のガス成分測定セルにおける導入ガス
流量と、発振周波数との関係を比較例と共に例示
するグラフ、第４図及び第５図は従来のガス成分
測定セルをそれぞれ例示する構成説明図である。 １……ガス導入管、２……ガス導入口、３……
ガス排出口、４……ガス排出管、５……保持金
具、６……絶縁管、７……湿度センサ、８……感
湿膜、９……ステンレス製容器、１０……遮閉
壁、１０′……遮閉板、１１……金属支柱、１２
……内部空隙。
セルの実施例をそれぞれ示す構成説明図、第３図
はこの考案のガス成分測定セルにおける導入ガス
流量と、発振周波数との関係を比較例と共に例示
するグラフ、第４図及び第５図は従来のガス成分
測定セルをそれぞれ例示する構成説明図である。 １……ガス導入管、２……ガス導入口、３……
ガス排出口、４……ガス排出管、５……保持金
具、６……絶縁管、７……湿度センサ、８……感
湿膜、９……ステンレス製容器、１０……遮閉
壁、１０′……遮閉板、１１……金属支柱、１２
……内部空隙。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 ガス導入管及び排出管を備え、圧電素子板上に
所定のガス感応膜を形成し感応面を設定したガス
検知センサを内蔵してなるガス成分測定セルにお
いて、 セル内のガス流の流れ方向に感応面が略平行と
なるようガス検知センサを配置すると共に、上記
ガス導入管のガス導入口とガス検知センサとの間
に介在してガス流を部分的に遮閉する遮閉手段を
設けてなるガス成分測定セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20008684U JPH0320762Y2 (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20008684U JPH0320762Y2 (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61110147U JPS61110147U (ja) | 1986-07-12 |
| JPH0320762Y2 true JPH0320762Y2 (ja) | 1991-05-07 |
Family
ID=30760607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20008684U Expired JPH0320762Y2 (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0320762Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024143488A1 (ja) * | 2022-12-28 | 2024-07-04 | Tdk株式会社 | センサ素子、センサ素子の製造方法およびガス測定装置 |
-
1984
- 1984-12-24 JP JP20008684U patent/JPH0320762Y2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024143488A1 (ja) * | 2022-12-28 | 2024-07-04 | Tdk株式会社 | センサ素子、センサ素子の製造方法およびガス測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61110147U (ja) | 1986-07-12 |
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