JPH06258123A

JPH06258123A - ガス分析による体積計

Info

Publication number: JPH06258123A
Application number: JP4790993A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Ono; 和正大野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定物の体積測定を繰り返した場合であっ
ても、常に高精度な被測定物体の体積測定が可能なガス
分析による体積計を提供する。【構成】気密容器１内に被測定物体を載置した後、気
密容器１を気密状態に保持し、ガス濃度分析計３によっ
てガス濃度を測定する。次にロータリーバルブ２４を実
線の位置から波線の位置に切り替え、一定量のガスを気
密容器１に供給し、ガス供給後の気密容器１内のガス濃
度とガス供給前の気密容器１内のガス濃度とから被測定
物体の体積を測定する。そして、吸気弁５及び排気弁４
１を開いて残存ガスを室外へ放出するとともに室内の空
気を吸入する。そしてガス濃度分析計３によりガス濃度
が一定値以下になった時点で、吸気弁５及び排気弁４１
を閉じて、被測定物を取り出し、次の測定を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス（気体）を用いて
物体の体積や比重を測定する体積計に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】物体の体積や比重を測定するための代表的
な方法として、アルキメデスの原理を利用した液中重量
法や、所定容器に液体を入れておき、その中に被測定物
体を入れて溢れる水分量または上昇する水分目盛を測定
することによって、物体の体積を測定する方法が知られ
ている。

【０００３】しかし、これらの測定方法を用いた場合に
は以下に示すようないくつかの課題が存在する。被測定物体の比重が液体より小さい場合には、液体中
に沈まない部分の排液量が測定できない、多孔性質物体や粉体試料では、液体が空隙部分に行き
渡らないので、正確な体積測定ができない、生物等の場合、肺残気量などが不確実になりやすく、
精度のよい測定が困難となる。

【０００４】このため、これらの課題を解決する方法と
して、特開平４−１３４２４４号（特願平２−２６００
５９号）においてガス（気体）を用いて被測定物体の体
積を測定するガス分析による体積計が提案されている。
これは、第４図に示されるように、予め被測定物体が載
置された内容積が既知の気密容器１０１内に、ガス供給
装置１０２によって被測定物とは不活性な一定量のガス
を計量管１２３によって供給し、ガス供給前と供給後の
ガス濃度をガス濃度分析計１０３によって測定すること
によって、被測定物体の体積を求めるものである。すな
わち、気密容器の体積をＶ０、計量管の体積（これは供
給されるガスの体積に等しい）をＶ１、ガス供給前の気
密容器内の当該残存ガスの体積をＶＳ、ガス供給前のガ
ス濃度をα１、ガス供給後のガス濃度をα２とし、被測
定物体の体積をＶとすれば、以下の関係が成立し、 α１＝ＶＳ／（Ｖ０−Ｖ） α２＝（Ｖ１＋ＶＳ）／（Ｖ０＋Ｖ１−Ｖ）これらよりＶＳを消去すれば、被測定物体の体積Ｖは、Ｖ＝Ｖ０＋Ｖ１（α２−１）／（α２−α１）として求めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス分析による体積計によれば、気密容器に被測定物を
出し入れする際に、供給されたガスがこのガス分析によ
る体積計を設置した室内に放出されるため、被測定物の
体積測定を繰り返す毎に前記室内におけるガス濃度が高
まることとなり、このため体積測定を繰り返すにつれ
て、気密容器内の初期ガス濃度α１も上昇する。かかる
場合、気密容器内の初期ガス濃度α１が所定値を越える
とガス供給後のガス濃度α２がガス濃度分析計の測定可
能な上限値を越えるため正確な体積測定が不可能とな
り、また、ガス供給後のガス濃度α２を一定値以下に押
さえた場合には、ガス供給前とガス供給後のガス濃度の
差をガス濃度分析計のフルスケールで測定することが不
可能となり、被測定物体の体積測定精度に多大な悪影響
を及ぼすという問題があった。

【０００６】本発明は、これらの問題点を解消するため
に創案されたものであって、被測定物の体積測定を繰り
返し行った場合であっても、常に高精度で迅速な被測定
物体の体積測定が可能なガス分析による体積計を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるガス分析
による体積計の構成を第１図に基づいて説明する。

【０００８】上記目的を達成するために、本発明におけ
るガス分析による体積計は、被測定物体を載置する気密
容器１と、前記気密容器１内へ一定量のガスを供給する
ガス供給手段２と、前記気密容器１内のガス濃度を分析
するためのガス濃度分析手段３とを備え、前記被測定物
体とは不活性なガスを一定量供給し、前記気密容器内の
ガス濃度を分析することによって前記被測定物体の体積
を測定する体積計であって、前記気密容器１内のガスを
前記気密容器１外へ放出するための排気手段４を備えた
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明にかかるガス分析による体積計の作用を
第１図に基づいて説明する。

【００１０】気密容器１内に被測定物体を載置した後、
気密容器１を気密状態に保持し、ガス濃度分析計３によ
ってガス濃度を測定する。次にロータリーバルブ２４を
実線の位置から波線の位置に切り替え、一定量のガスを
気密容器１に供給し、ガス供給後の気密容器１内のガス
濃度とガス供給前の気密容器１内のガス濃度とから被測
定物体の体積を測定する。そして、吸気弁５及び排気弁
４１を開いて残存ガスを室外へ放出するとともに室内の
空気を吸入する。そしてガス濃度分析計３によりガス濃
度が一定値以下になった時点で、吸気弁５及び排気弁４
１を閉じて、被測定物を取り出し、次の測定を開始す
る。この際、残存ガスが排気された状態で被測定物の取
り替えが行われるため、室内のガス濃度が上昇せず、従
って、ガス供給前のガス濃度を常に低く押さえることが
できる。このため、ガス供給前とガス供給後のガス濃度
の差をガス濃度分析計のフルスケールで測定することが
可能となり、測定を繰り返した場合であっても高精度な
体積測定が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に
基づいて説明する。

【００１２】第１図は、本願発明にかかるガス分析によ
る体積計のブロック図を示したもので、第２図は、従来
例である第４図に対応する本願発明の外観図を示したも
のである。１は気密容器で、被測定物が出し入れ可能に
かつ被測定物を載置した状態で、室内及び室外と気密性
を保てるように構成されている。そして、気密容器１に
は気密容器１内のガスを撹拌するためのファン６が配設
される。

【００１３】２はガス供給手段で、ガスの供給源である
ガスボンベ２１、前記ガスボンベ２１内のガスを配管へ
送る電磁弁２２、一定容量のガスを蓄える計量管２３、
計量管２３のガスを気密容器１内に供給するよう配管を
切り替えるロータリーバルブ２４、及び気密容器１側へ
切り替えられた計量管２３のガスを気密容器１内へ送り
出す循環ポンプ２５とから構成される。

【００１４】３はガス濃度分析計でガスの濃度の分析が
行なわれる。なお、ガス濃度の分析に当たっては、気密
容器１内のガスを循環ポンプ３１を用いてガス濃度分析
計３を通して再び気密容器１に戻すという循環方式を採
用しているためガス濃度の連続分析が可能となる。従っ
て、α１、α２の測定に当たっては、ガス濃度を一定時
間連続して測定し平均値を採ることにより、より正確な
測定をなし得る。

【００１５】４は排気手段で、排気弁４１、排気ファン
４２、室外まで導かれた排気ダクト４３によって構成さ
れ、吸気弁５から室内の空気を吸い込み気密容器１内の
ガスを室外へ放出する。

【００１６】ここで、排気手段４の排気弁４１の一実施
例を第３図ａ、ｂに示す。気密容器１に中空円柱状のハ
ウジング４１１が固着され、このハウジング４１１には
ブラケット４１２を介してエアシリンダ４１３が固定さ
れている。そして、エアシリンダ４１３のロッド４１４
にはクレビス４１５が取り付けられ、連結ピン４１６で
弁４１７と結合される。弁４１７にはシール用のＯリン
グ４１８が取り付けられ、弁４１７が閉じた状態で、気
密容器１内と外部とのシールが行われる。エアシリンダ
４１３は単動引込型で、ポート４１８より圧縮空気を送
り込んだ状態で弁４１７が閉じ、ポート４１８を解放し
た状態で弁４１７が開くという動作を行う。

【００１７】以上のように構成されたガス分析による体
積計の動作を説明する。気密容器１内に被測定物を載置
し、気密容器１を室内及び室外と気密状態にした状態で
ガス濃度分析計３によって気密容器１内のガス濃度を測
定する。そして、ロータリーバルブ２４を第１図の実線
の位置に設定した状態で、ガス供給手段２の電磁弁２２
を開き、計量管２３を通して室外へガスを送り出すこと
により、計量管２３内をガスボンベ２１内のガスで充填
させる。

【００１８】次に、排気弁４１及び吸気弁５を閉じ、ロ
ータリーバルブ２４を第１図の点線の位置に切り替える
ことによって、循環ポンプ２５により、計量管２３内の
ガスは気密容器１内に送り込み、送り込まれたガスをフ
ァン６によって気密容器１内に拡散させる。そして、こ
の状態で再びガス濃度分析計３によって気密容器１内の
ガス濃度を測定し、上述の（１）式によって、被測定物
体の体積が測定される。被測定物体の体積が測定され
た後、排気弁４１及び吸気弁５を開き、気密容器１内に
残存するガスを排気ファン４２、排気ダクト４３を介し
て室外へ放出する。この際、吸気弁５より室内の空気が
吸入されるため、気密容器１内のガスは室内の空気と入
れ替わり気密容器１内のガス濃度は低下する。そしてガ
ス濃度分析計３により、気密容器１内のガス濃度が一定
値以下となったことを確認して、吸気弁５、排気弁４１
とを閉じた後に被測定物体を気密容器１内から取り出
す。このとき、気密容器１内には、測定に使用した残存
ガスはほとんどないため、室内のガス濃度が上昇するこ
とはなく、従って、次回の体積測定時においてもガス供
給前の初期ガス濃度を前回と同様に低く押さえることが
可能となる。このため測定を複数回繰り返した場合であ
っても気密容器１内のガス供給前のガス濃度を低く押さ
えることが可能となり、従って、常に高精度な体積測定
を行うことが可能となる。

【００１９】なお、本実施例では、被測定物体の体積測
定を行った後、室内から空気を取り込み、室外へ空気を
放出したが、被測定物体の体積測定を行う前、すなわ
ち、被測定物体を気密容器１内に載置した後、吸気弁５
によって室外から空気を吸入し、排気弁４１によって室
内またはガス排気用の容器に残存ガスを放出する構成と
してもよい。また、上記一連の動作をコンピュータを用
いて制御することも可能であり、特に気密容器１内の残
存ガスの排気の際に、ガス濃度分析計３のガス濃度値が
一定値以下となったときに、自動的に排気弁４１、吸気
弁５を閉じる構成とすることも可能である。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、残存ガスが排気された
状態で被測定物の取り替えが行われるため、室内のガス
濃度が上昇せず、ガス供給前のガス濃度を常に低く押さ
えることができる。従って、ガス供給前とガス供給後の
ガス濃度の差をガス濃度分析計のフルスケールで測定す
ることが可能となり、測定を繰り返した場合であっても
高精度な体積測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示したブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示した外観図である。

【図３】本発明の排気弁の一例を示す図である。

【図４】従来のガス分析による体積計を示す図である。

【符号の説明】１・・・・気密容器２・・・・ガス供給手段３・・・・ガス濃度分析計４・・・・排気手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物体を載置する気密容器と、前記
気密容器内へ一定量の被測定物体とは不活性なガスを供
給するガス供給手段と、前記気密容器内のガス濃度を分
析するためのガス濃度分析手段とを備え、前記ガスを一
定量供給し、前記気密容器内のガス濃度を分析すること
によって前記被測定物体の体積を測定するガス分析によ
る体積計において、前記気密容器内のガスを前記気密容
器外へ放出するための排気手段を備えたことを特徴とす
るガス分析による体積計。