JPH0327064B2

JPH0327064B2 -

Info

Publication number: JPH0327064B2
Application number: JP59237750A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Oosawa; Nobutsugu Tsujisaka; Hiroshi Muraoka; Hiroshi Mihira; Yoshiro Torii; Masaaki Karai
Original assignee: ESUTETSUKU KK; NIPPON GASU KIKI KENSA KYOKAI
Current assignee: ESUTETSUKU KK; NIPPON GASU KIKI KENSA KYOKAI
Priority date: 1984-11-12
Filing date: 1984-11-12
Publication date: 1991-04-12
Also published as: JPS61116641A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、JIS K2301−1980「燃料ガスおよ
び天然ガスの分析試験方法」等に制定されている
流出法による精密ガス比重測定装置に関する。従来の技術流出法による簡便な精密ガス比重測定法として
は、ブンゼン−シリング法が多用されているが、
(a)流出時間測定誤差、(b)オリフイス小孔径に依存
する誤差、(c)水蒸気による誤差、(d)試料ガスの温
度による誤差のために測定精度は２％が限界とさ
れている。これ等の(a)(b)(c)(d)に係る誤差の原因となる各要
因を取り除き、±0.5％の高い精度で水素からブタ
ンまでのガスの比重の測定ができる流出法による
精密ガス比重測定装置は、特公昭59−13694号公
報（特願昭51−72821）に開示されている。この特公昭59−13694号公報に記載された従来
の流出法による精密ガス比重測定装置は第１図に
示すように、 (イ) 最初の電磁弁２または４を経て気体を導入で
きる膨調自在な流体不透過性の袋７と、 (ロ) この袋から他の電磁弁５を経て気体を排出で
きるJIS径より大径のオリフイスと、 (ハ) 両脚部に水９を入れ、一方の脚部に前記袋７
を納めたほぼ同径のＵ字型外胴８と、 (ニ) 前記両脚部のうちの他方の脚部の水面から順
次遠ざかる高さ位置に配置されると共に前記袋
７内への気体の導入排出に伴なう前記水面の上
昇、下降の際にこの水面に接するように配置し
た第１の制御電極１３、第１および第２の測定
用電極１１，１２、並びに第２の制御電極１０
と、 (ホ) 前記水面が前記第１および第２の測定用電極
１１，１２を通過して下降するときに、その通
過時間間隔を測定するようにこれら測定用電極
１１，１２に結合したカウンター１８と、 (ヘ) このカウンター１８の測定値を演算表示する
ように、このカウンターに結合した演算表示装
置１９，２０と、 (ト) 前記水面が前記第１の制御電極１３を通過し
て下降するときは、前記他の電磁弁５を閉じ前
記最切の電磁弁２または４を開くが、前記水面
が上昇して前記第２の制御電極１０に達すると
きは、前記最初の電磁弁を閉じ前記他の電磁弁を開
くように、これら制御電極および電磁弁に結合
したシーケンス装置２１と、を備えている。この流出法による精密ガス比重測定装置によれ
ば、 (a′) 測定用電極１１，１２とカウンター１８と
により電子的に時間を測定することによつて流
出時間測定誤差をさけることができ、 (b′) 測定電極からできるだけ隔てた位置に流出
時間測定用電極１１，１２を配置することによ
りオリフイス小孔径に依存する誤差をさけるこ
とができ、 (c′) 測定ガスと水との接触を流体不透過性の袋
７により断つことによつて水蒸気による誤差を
さけることができ、 (d′) 流体不透過性の袋７内の測定ガスを滞留時
間を長くするか、又は恒温装置３を使用するこ
とにより測定ガスの温度による誤差をさけるこ
とができ、この結果、少くとも前記（a′）（b′）（c′）に係
る３つの誤差をさけることによつて±0.5％の高
い精度で水素からブタンまでのガスの比重を測定
することができた。発明が解決しようとする問題点前記従来の流出法による精密ガス比重測定装置
においては、環境温度の変化によつてオリフイス
プレート６の物理的特性が変化し、そのためにガ
スの流出時間が変動し、測定誤差の生ずるのを避
けることができなかつた。従つてこの発明〔特許請求の範囲第１項に記載
された〕の技術的課題は、環境温度の変化による
オリフイスプレート６の物理的特性の変化を避け
ることである。又前記従来の流出法による精密ガス比重測定装
置においては、試料ガス中のH₂等の成分が袋７
を透過し、Ｕ字型外胴８の脚部２２の上端部内に
たい積し、そのために水頭圧力が上昇することに
より、測定誤差の生ずるのを避けることができな
かつた。従つてこの発明〔特許請求の範囲第２項に記載
された〕の技術的課題は、Ｕ字型外胴８内に試料
ガス中の特定の成分のたい積するのを避けること
である。問題を解決するための手段前記技術的課題を解決するために、この発明
〔特許請求の範囲第１項に記載された〕は第２図
及び第３図に示すように、 (イ) 最初の電磁弁２または４を経て気体を導入で
きる膨張自在な流体不透過性の袋７と、 (ロ) この袋から他の電磁弁５を経て気体を排出で
きるJIS径より大径のオリフイスと、 (ハ) 両脚部２２，２３に水９を入れ、一方の脚部
２２に前記袋７を納めたほぼ同径のＵ字型外胴
８と、 (ニ) 前記両脚部のうちの他方の脚部２３の水面か
ら順次遠ざかる高さ位置に配置されると共に前
記袋７内への気体の導入排出に伴なう前記水面
の上昇、下降の際にこの水面に接するように配
置した第１の制御電極１３、第１および第２の
測定用電極１１，１２並びに第２の制御電極１
０と、 (ホ) 前記水面が前記第１および第２の測定用電極
１１，１２を通過して下降するときに、その通
過時間間隔を測定するようにこれら測定用電極
１１，１２に結合したカウンター１８と、 (ヘ) このカウンター１８の測定値を演算表示する
ように、このカウンターに結合した演算表示装
置１９，２０と、 (ト) 前記水面が前記第１の制御電極１３を通過し
て下降するときは、前記他の電磁弁５を閉じ前
記最切の電磁弁２または４を開くが、前記水面
が上昇して前記第２の制御電極１０に達すると
きは、前記最初の電磁弁を閉じ前記他の電磁弁を開
くように、これら制御電極および電磁弁に結合
したシーケンス装置２１とを備えた、流出法による精密ガス比重測定装置に
おいて、前記オリフイスを設けたオリフイスプレート６
を、ヒートシンク２６に、前記オリフイスと前記
ヒートシンクの貫通穴２７とを連通状態にして埋
め込み、前記ヒートシンクを加熱する発熱体２８を設
け、前記ヒートシンクの温度を一定に保つように、
前記ヒートシンクの温度を検出して前記発熱体へ
の電流の供給を制御する制御手段２９，３０，３
１，３２，３３を設けたものである。又前記技術的課題を解決するために、この発明
〔特許請求の範囲第２項に記載された〕は、第２
図及び第４図に示すように、 (イ) 最初の電磁弁２または４を経て気体を導入で
きる膨張自在な流体不透過性の袋７と、 (ロ) この袋から他の電磁弁５を経て気体を排出で
きるJIS径より大径のオリフイスと、 (ハ) 両脚部２２，２３に水９を入れ、一方の脚部
２２に前記袋７を納めたほぼ同径のＵ字型外胴
８と、 (ニ) 前記両脚部のうちの他方の脚部２３の水面か
ら順次遠ざかる高さ位置に配置されると共に前
記袋７内への気体の導入排出に伴なう前記水面
の上昇、下降の際にこの水面に接するように配
置した第１の制御電極１３、第１および第２の
測定用電極１１，１２並びに第２の制御電極１
０と、 (ホ) 前記水面が前記第１および第２の測定用電極
１１，１２を通過して下降するときに、その通
過時間間隔を測定するようにこれら測定用電極
１１，１２に結合したカウンター１８と、 (ヘ) このカウンター１８の測定値を演算表示する
ように、このカウンターに結合した演算表示装
置１９，２０と、 (ト) 前記水面が前記第１の制御電極１３を通過し
て下降するときは、前記他の電磁弁５を閉じ前
記最切の電磁弁２または４を開くが、前記水面
が上昇して前記第２の制御電極１０に達すると
きは、前記最初の電磁弁を閉じ前記他の電磁弁を開
くように、これら制御電極および電磁弁に結合
したシーケンス装置２１とを備えた、流出法による精密ガス比重測定装置に
おいて、前記オリフイスを設けたオリフイスプレート６
を、ヒートシンク２６に、前記オリフイスと前記
ヒートシンクの貫通穴２７とを連通状態にして埋
め込み、前記ヒートシンクを加熱する発熱体２８を設
け、前記ヒートシンクの温度を一定に保つように、
前記ヒートシンクの温度を検出して前記発熱体へ
の電流の供給を制御する制御手段２９，３０，３
１，３２，３３を設け、前記一方の脚部２２の上端部に、この脚部の内
部に連通する管３４の一端部を取り付け、この管３４の開放した他端部と前記一端部との
間に電磁弁３５を設け、この電磁弁を、所定の時間間隔で開閉するよう
に、シーケンス装置２１に結合したものである。作用この発明は次の様に説明する。第２図に示すように、基準ガスたとえば比重が
1000である空気を、ある圧力をもつてサンプルガ
ス入口１より電磁弁２を経て恒温装置３に導入す
る。このとき電磁弁２と電磁弁４とが開いてお
り、電磁弁５だけが閉じている。そして空気は恒
温装置３で一定温度にされ、電磁弁４を通り、膨
張自在な流体不透過性の袋７に入り、この袋７が
ふくらむ。なお恒温装置３を使用しない場合は、
電磁弁２は不要となり、空気はある圧力をもつて
サンプルガス入口１より電磁弁４を通り袋７に入
り、袋７がふくらむ。そのため水９を入れた同径
のＵ字型外胴８の右側の脚部２３の水面が上昇す
る。水面が上昇し、制御電極１０に達すると、増
幅器１５を介しシーケンス装置２１の働きで、電
磁弁２，４も閉じられ、数秒そのままの状態に保
持され、内圧の変動を一時とめ、その後電磁弁５
だけが開く。そうすると、空気はＵ字型外胴８の
右側の脚部２３の水面の位置エネルギーによつて
電磁弁５を通り、ヒートシンク２６の貫通穴２７
と、オリフイスプレート６のオリフイスとを経て
外へ噴出される。このときＵ字型外胴８の右側の
脚部２３の水面が下へさがるのであるが、さがる
とき測定用電極１１と測定用電極１２とを順次水
面が通過し、その時間間隔を増幅器１６，１７を
通しカウンター１８（たとえばタケダ理研製TR
−5764ユニバーサルカウンター）により測定す
る。測定された値（流出時間）は演算装置１９に
記憶され表示装置２０に表示される。さらに水面
が制御電極１３を通り過ぎると増幅器１４を介し
シーケンス装置２１の働きで電磁弁５だけが閉じ
られて、電磁弁２と電磁弁４とが開き、前記した
と同様に空気が恒温装置３を通り袋７に入り、以
下同様に行なわれる。これらの操作が繰り返され
空気に対する一定の表示が得られると、次に試料
ガスについて同様な測定操作が繰り返される。そこで空気の流出時間と試料ガスの流出時間と
から次の式に基づいて演算装置１９により試料ガ
スの比重が計算され、表示装置２０に試料ガスの
比重が示される。Ｓ＝T²／_S／T²／_a Ｓ：試料ガスの比重 Ts：試料ガスの流出時間 Ta：空気の流出時間そしてこの測定操作の間に、第３図に示すよう
にヒートシンク２６の適宜位置（ほぼ中央が好適
である）に埋め込んだサーミスタ式温度計発信器
２９と、増幅器３０と、比較器３１と、電源３２
と、スイツチ３３とから成る制御手段によつて、
ヒートシンク２６の温度がサーミスタ式温度計発
信機２９によつて電流に変換され、この電流が増
幅器３０を経て比較器３１に送られ基準値と比較
されて電源３２のスイツチ３３を開閉して、スイ
ツチ３３に一端を接続した発熱体２８（他端は接
地されているか又は電源に接続されている）への
電流の供給を制御し、ヒートシンク２６およびオ
リフイスプレート６の温度を一定に保つ。さらに第４図に示すように、シーケンス装置２
１によつて電磁弁３５が所定の時間間隔で開閉す
ることによつて、袋７を透過してＵ字型外胴８の
脚部２２の上端部内にたい積したH₂等のガス成
分を、管３４の開放した他端部から大気中に放出
することにより、水頭の上昇を避けることができ
る。発明の効果この発明は、次のような特有の効果を有する。オリフイスプレート６の温度を一定、たとえば
40℃に保つた場合の空気の流出時間Taの変動の
１例を示せば次のとおりである。

【表】すなわちこの場合環境温度たとえば室温の変化
による空気の流出時間Taの変動はほとんどない
と言える。これに反し、オリフイスプレート６が環境温度
によつて変化する場合の空気の流出時間Taの変
動の１例を示せば次のとおりである。

【表】したがつて、空気の流出時間Taは室温によつ
て非常に変化するとは明らかである。又気泡すなわちたい積したガス成分５c.c.の場合
の空気の流出時間Taの変動の１例を示せば次の
とおりである。

【表】ガス成分のたい積による誤差を除去できること
は明らかである。実施例第２図に示すこの発明の実施例においては、膨
張自在な流体不透過性の袋７は、ビニール袋が好
適であるが、適当な合成樹脂性の膨張自在な流体
不透過性の袋を使用できる。またオリフイスプレート６と袋７とを連結する
管路は、恒温装置３と袋７とを連結する管路と別
体でもよい。オリフイスプレート６のオリフイスの径は、
1.00mmφまたは0.7mmφを使用した。又サーミスタ式温度計発信器２９と、増幅器３
０と、比較器３１と、スイツチ３３との代りに、
サーモスタツトスイツチを使用して発熱体２８へ
の電流の供給を制御するようにしてもよい。第２図及び第３図において発熱体２８は、ヒー
トシンク２６のまわりに巻いてあるが、この場合
は金属発熱体、とくにニクロム線が好適である。
しかし非金属発熱体、たとえば炭化けい素化合物
から成る発熱体の場合には、直接に、又は耐熱性
絶縁物で包み、ヒートシンク２６に設けた穴内に
そう入するようにしてもよい。この発明を実施する際には、さらに次の(i)(ii)(iii)
に係る改良を加えて実施することもできる。 (i) 試料ガスが圧力のときも測定可能にすること第５図に示すように、ガス導入管３６を経て
供給される試料ガスの圧力は圧力スイツチ３７
で検出される。ガスの圧力が大気圧と比較して
低い圧力、たとえば大気圧より10mmH₂O低い
場合には圧力スイツチ３７からの信号は、
ANDゲート３８に送られない。したがつてシ
ーケンス装置２１からの信号がANDゲート３
８に送られても、ANDゲート３８からの出力
信号は生じない。しかしガスの圧力が前記圧力
より高いときは、圧力スイツチ３５からの信号
はANDゲート３８に送られ、シーケンス装置
２１からの信号がANDゲート３８に送られる
ときに、ANDゲート３８からの出力信号によ
つてブースタポンプ３９を作動して試料ガスの
圧力を測定可能な圧力に高めてサンプルガス入
口１へ供給する。 (ii) 袋７からガス漏れをチエツクすること試料ガスが袋７に入れられ、Ｕ字型外胴８の
脚部２３の水面が上昇し、最上方の制御電極１
０に接触するときに、シーケンス装置２１によ
つて電磁弁４，５を閉じる。通常の測定操作の
場合は、内圧の変動をとめるため、数秒そのま
まの状態を保持し、その後電磁弁５が開かれ
る。しかし、ガスの漏れのチエツクの場合は、
数秒経過後も電磁弁５は閉じられたままになつ
ており、以後さらに所定期間電磁弁４，５が閉
じられ、袋７から漏れたガスを放出するための
電磁弁３５が開かれた状態になるようにシーケ
ンス装置２１をセツトして置く。所定期間中
に、水面が最上方の制御電極１０から離れると
きは、シーケンス装置２１から信号が発生しな
いために、袋７内の圧力が低下している、すな
わちガスの漏れがあることをチエツクできる。
各測定ルーチンの開始のときに、このようにし
て袋７のガスの漏れをチエツクする。 (iii) 長時間にわたるガス比重測定の際生ずる測定
値のドリフト現象を除去すること。第６図に示すように、他方の脚部２３の開放し
た上端部を密封部材２４によつて気密に密封し、
第１および第２の制御電極１３，１０並びに第１
および第２の測定用電極１１，１２を、密封部材
２４を気密に貫通させ、膨張自在な流体不透過性
の別の袋２５を、その内部が他方の脚部２３の内
部と連通するように、密封部材２４に気密に取り
付ける。または第７図に示すように、膨張自在な流体不
透過性のさらに別の袋２５′の開口端を、他方の
脚部２３の開放した上端部のまわりに気密に取り
付け、第１および第２の制御電極１３，１０並び
に第１および第２の測定用電極１２，１１を、他
方の脚部２３の側壁を気密に貫通させる。この場合試料ガスCH₄の流出時間Tsの測定時
刻による変動およびそれに起因する比重の測定値
の変動は次のとおりである。

【表】前記表から明らかなとおり、約３時間の間にお
いても測定値のドリフトは、0.555から0.554とほ
とんど変動しないことは明らかである。これに反し特公昭59−13694号公報に記載され
た従来技術の場合は次のとおりである。

【表】第６図に示す密封部材２４を、ゴム栓で作るの
が好適であるが、任意適応の合成ゴム、合成樹脂
で作ることができる。このゴム栓の寸法をＵ字型
外胴２４の脚部２３の開放した上端部の寸法より
大きくして、ゴム栓をこの上端部に押し込み、又
ゴム栓に設けた穴を制御電極１０，１３および測
定用電極１１，１２より小さくして、これ等の電
極を穴に押し込むことにより、充分に気密な密封
状態が得られる。しかし、必要があれば適当なシ
ーラントを使用してもよい。袋２５の開放端部
を、ゴム栓の穴に接着すれば、充分に気密な密封
状態が得られる。第７図に示す袋２５′の開口端を、脚部３３の
開放した上端部のまわりに接着すれば充分に気密
を保つことができるが、さらに外周に適当なシー
ラントを設けてもよい。制御電極１０，１３およ
び測定用電極１１，１２の貫通する脚部２３の側
壁の箇所には適当なシーラントを設ければ充分に
気密な密封状態が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は特公昭59−13694号公報に記載された
従来の流出法による精密ガス比重測定装置のブロ
ツク線図、第２図はこの発明の流出法による精密
ガス比重測定装置のブロツク線図、第３図および
第４図はそれぞれ第２図の一部分の説明図、第５
図ないし第７図はこの発明の流出法による精密ガ
ス比重測定装置の一部をさらに改良した場合をそ
れぞれ示す説明図である。２，４，５……最初の（第１または第２）およ
び他の（第３）の電磁弁、３……恒温装置、６…
…オリフイスプレート、７……流体不透過性の
袋、８……Ｕ字型外胴、９……水、１３，１０…
…第１および第２の制御電極、１２，１１……第
１および第２の測定用電極、１８……カウンタ
ー、１９，２０……演算表示装置、２１……シー
ケンス装置、２２，２３……脚部、２６……ヒー
トシンク、２７……貫通穴、２８……発熱体、２
９……サーミスタ式温度計発信器、３０……増幅
器、３１……比較器、３２……電源、３３……ス
イツチ、３４……管、３５……電磁弁。

Claims

【特許請求の範囲】１ (イ) 最初の電磁弁を経て気体を導入できる膨
張自在な流体不透過性の袋と、 (ロ) この袋から他の電磁弁を経て気体を排出でき
るJIS径より大径のオリフイスと、 (ハ) 両脚部に水を入れ、一方の脚部に前記袋を納
めたほぼ同径のＵ字型外胴と、 (ニ) 前記両脚部のうちの他方の脚部の水面から順
次遠ざかる高さ位置に配置されると共に前記袋
内への気体の導入排出に伴なう前記水面の上
昇、下降の際にこの水面に接するように配置し
た第１の制御電極、第１および第２の測定用電
極、並びに第２の制御電極と、 (ホ) 前記水面が前記第１および第２の測定用電極
を通過して下降するときに、その通過時間間隔
を測定するようにこれら測定用電極に結合した
カウンターと、 (ヘ) このカウンターの測定値を演算表示するよう
に、このカウンターに結合した演算表示装置
と、 (ト) 前記水面が前記第１の制御電極を通過して下
降するときは、前記他の電磁弁を閉じ前記最切
の電磁弁を開くが、前記水面が上昇して前記第
２の制御電極に達するときは、前記最初の電磁弁を閉じ前記他の電磁弁を開
くように、これら制御電極および電磁弁に結合
したシーケンス装置とを備えた、流出法による精密ガス比重測定装置に
おいて、前記オリフイスを設けたオリフイスプレート
を、ヒートシンクに、前記オリフイスと前記ヒー
トシンクの貫通穴とを連通状態にして埋め込み、前記ヒートシンクを加熱する発熱体を設け、前記ヒートシンクの温度を一定に保つように、
前記ヒートシンクの温度を検出して前記発熱体へ
の電流の供給を制御する制御手段を設けたことを特徴とする、流出法による精密ガス比重測
定装置。２ (イ) 最初の電磁弁を経て気体を導入できる膨
張自在な流体不透過性の袋と、 (ロ) この袋から他の電磁弁を経て気体を排出でき
るJIS径より大径のオリフイスと、 (ハ) 両脚部に水を入れ、一方の脚部に前記袋を納
めたほぼ同径のＵ字型外胴と、 (ニ) 前記両脚部のうちの他方の脚部の水面から順
次遠ざかる高さ位置に配置されると共に前記袋
内への気体の導入排出に伴なう前記水面の上
昇、下降の際にこの水面に接するように配置し
た第１の制御電極、第１および第２の測定用電
極、並びに第２の制御電極と、 (ホ) 前記水面が前記第１および第２の測定用電極
を通過して下降するときに、その通過時間間隔
を測定するようにこれら測定用電極に結合した
カウンターと、 (ヘ) このカウンターの測定値を演算表示するよう
に、このカウンターに結合した演算表示装置
と、 (ト) 前記水面が前記第１の制御電極を通過して下
降するときは、前記他の電磁弁を閉じ前記最切
の電磁弁を開くが、前記水面が上昇して前記第
２の制御電極に達するときは、前記最初の電磁弁を閉じ前記他の電磁弁を開
くように、これら制御電極および電磁弁に結合
したシーケンス装置とを備えた、流出法による精密ガス比重測定装置に
おいて、前記オリフイスを設けたオリフイスプレート
を、ヒートシンクに、前記オリフイスと前記ヒー
トシンクの貫通穴とを連通状態にして埋め込み、前記ヒートシンクを加熱する発熱体を設け、前記ヒートシンクの温度を一定に保つように、
前記ヒートシンクの温度を検出して前記発熱体へ
の電流の供給を制御する制御手段を設け、前記一方の脚部の上端部に、この脚部の内部に
連通する管の一端部を取り付け、この管の開放した他端部と前記一端部との間に
電磁弁を設け、この電磁弁を、所定の時間間隔で開閉するよう
に、シーケンス装置２１に結合した、ことを特徴とする、流出法による精密ガス比重測
定装置。