JPH0711482B2 - 水分測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は圧縮機，熱交換器等の密閉形容器内部に残留す
る水分を、品質管理上のための抜取り検査で測定する場
合などに使用する水分測定装置の構造に関する。

（従来の技術） この種の水分測定装置としては、カールフイツシヤー法
によるもの、コールドトラツプ法によるものがあり、例
えば工業計測技術大系10,湿度・水分測定、昭和40年７
月31日、日刊工業新聞社初版発行、25頁に前者の内容が
開示され、また、冷凍空調技術第24巻・第280号13頁に
後者の内容が開示されてなるように公知であるが、カー
ルフイツシヤー法による測定装置は第７図に示す如く、
被検査用ワーク（Ｗ）の内部を通過し水分を含んでいる
窒素ガスを溶剤の入つた捕集びん（Ｂ）の中でバブリン
グさせ、次いで一定の割合で水と反応するカールフイツ
シヤー試薬（KF）を滴定して、その量から水分量を求め
るようにしたものである。

一方、コールドトラツプ法による測定装置は第８図に示
す如く、被検査用ワーク（Ｗ）の気体出口側に接続させ
て−70℃前後の低温に冷却させたコールドトラツプ
（Ｔ）を設け、前記ワーク（Ｗ）の内部を通過し水分を
含んだ窒素ガスをコールドドラツプ（Ｔ）に流通させて
水分を凝結せしめることにより、前記トラツプ（Ｔ）に
溜つた水分量を実測定もしくは目盛測定するようにした
ものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の両装置のうちで前者は、窒素ガスの流量が0.3〜
0.5l/min程度の範囲内に制限されるため、ワーク（Ｗ）
が大形になる程、測定に長い時間を要するのと、水分量
が100mg位までの測定には適するが、それ以上の量にな
ると測定が難かしいのとの理由によつて測定対象が制約
され、例えば10馬力用冷凍機以上の大形に用いられる熱
交換器の場合は測定が困難であつた。また、カールフイ
ツシヤー試薬（KF）は腐蝕性が強いため、装置の主要部
分はガラスを使用しており、破損し易いので取扱いに慎
重を期さねばならないのも厄介なことであつた。

一方、後者については、カールフイツシヤー法と同様に
窒素ガスの流量が制限されるので、矢張り測定に時間が
かゝる欠点があり、例えば大形圧縮機に適用した場合、
約５時間の測定時間を消費し非能率的である。

さらにこの装置は低温冷却装置が必要であるので装置全
体が大形化し、かつ高コストにつながるのも問題であつ
た。

このように従来の各装置が殊に大形ワークを対象とした
際に種々の不都合がある実状に対処して本発明は成され
たものであつて、水分を捕集する助剤として安価な水分
吸着剤を用いて、しかも気体の大流量下での水分吸着を
確実に行わしめ、さらに直示天びんによる直接秤量を可
能ならしめることにより、簡易構造でありながら確実か
つ迅速な水分測定の実現を果させようとすることを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） しかして本発明はその実施例を示す図面によつても明ら
かな通り、架台（２）に固定した直示天びん（１）、気
体出口（4A）と気体入口（4B）との一方を上部に他方を
底部に有する器内に水分吸着剤（５）を封入せしめて、
前記直示天びん（１）の床下秤量フツク（３）に吊り金
具（６）を介し吊架した水分吸着器（４）、この水分吸
着器（４）との無接触状態を保持して前記架台（２）に
固定した外筐（７）から水分測定装置を構成したもので
ある。

本発明はさらに前記外筐（７）を水分吸着器（４）の頂
板に比し小径の孔（14）を有して該孔（14）に水分吸着
器（４）の吊り金具（６）との連結部分を遊挿通した天
板（８）と、前記水分吸着器（４）の周りを気密的に囲
撓して前記天板（８）に固着した筒部（９）とにより形
成せしめて、前記天板（８）と水分吸着器（４）の前記
頂板との何れか一方における互いに面接触し得る個所
に、前記孔（14）の周りを気密封止し得るシール材（1
3）を取着せしめる一方、外筐（７）の筒部（９）に
は、サンプルガス導入部（11）又は導出部（12）を下端
部に、サンプルガス導出部（12）又は導入部（11）を上
部に夫々穿設せしめると共に、前記下端部に穿設した前
記サンプルガス導入部（11）又は導出部（12）に挿入す
るサンプルガス流通管（15）を嵌合させるスリーブ（1
0）を筒部（９）に内蔵せしめていて、前記スリーブ（1
0）を筒部（９）の内壁に対し気密を保持して筒軸方向
に摺動可能、かつ、その上端口縁が水分吸着器（４）の
底部周縁に接当可能な如く設け、前記サンプルガス流通
管（15）を上方に向け押し込ませた状態で、前記サンプ
ルガス導入部（11）から導入した試料ガスが、前記水分
吸着器（４）の気体入口（4B）から前記水分吸着剤
（５）層を通過し、前記水分吸着器（４）の気体出口
（4A）から前記サンプルガス導出部（12）を経て導出し
得てなることを特徴とする。

（作用） 本発明は試料ガスのサンプリング時には、サンプルガス
流通管（15）を外筐（７）の筒部（９）内に限度一杯ま
で上方に向け押し込ませることにより、スリーブ（10）
を介して水分吸着器（４）を押し上げると、その頂板が
外筐（７）の天板（８）に対しシール材（13）を介して
圧接することから、水分吸着器（４）を内蔵する前記筒
部（９）は、大気とは連絡が断たれた密封容器を形成
し、従って、サンプルガス導入部（11）から導入した試
料ガスが、水分吸着器（４）の気体入口（4B）から水分
吸着剤（５）層を通過し、水分吸着器（４）の気体出口
（4A）からサンプルガス導出部（12）を経て導出するの
で、試料ガスは全量が水分吸着器（４）内の水分吸着剤
（５）層を通過して、その間に水分が吸着された後サン
プルガス導出部（12）を経て導出される。

かくして試料ガス中の水分は余すところなく確実に水分
吸着器（４）で捕集される。

なお、この状態では水分吸着器（４）と直示天びん
（１）とは連結が離れているので、直示天びん（１）は
普通の天びんとして使用可能である。

上述のサンプリングが終了すると、サンプルガス流通管
（15）を下方に引き出してスリーブ（10）を下方のスト
ツパ当接位置まで降動させると、水分吸着器（４）は外
筐（７）に接触することなく吊り下つた状態となるの
で、直示天びん（１）の上皿には水分を吸着した水分吸
着器（４）の重量が直接加わつた状態を呈する。

従つて、水分吸着器（４）の直接秤量が容易に行なえ、
吸着前に秤量した値との差を求めて水分量を簡単に算出
できる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図乃至第６図によつて以下詳述す
る。

第３図及び第４図において、（１）は汎用の直示天びん
であつて、４本の支柱（２−Ａ）…、それ等支柱（２−
Ａ）…の上端部間及び下端部間に夫々亘らせて横架した
上板（２−Ｂ）及び下板（２−Ｃ）及び下板（２−Ｃ）
を有する架台（２）上に搭載固定させていて、秤量用上
皿を支持する皿受け（図示せず）からは床下秤量フツク
（３）が垂設され、前記上板（２−Ｂ）を遊貫挿して垂
下している。

前記架台（２）は上板（２−Ｂ）から垂設した４本のボ
ルト（２−Ｄ）…によつて水平に支持されてなる中間板
（２−Ｅ）を有していて、この中間板（２−Ｅ）に対し
て、外筐（７）を前記フツク（３）とは同軸となした配
置で垂下させて固定せしめている。

上記外筐（７）は第１図及び第２図に詳細示してなる通
り、前記中間板（２−Ｅ）に嵌合固着した天板（８）
と、上半筒（9_A）と下半筒（9_B）の突合わせ結合にな
る筒部（９）とから形成され、天板（８）に対してボル
ト（25）による締付けを行うことにより、上半筒（９−
Ａ）を気密固着し、また上半筒（９−Ａ）と下半筒（９
−Ｂ）とを気密結合することによつて、気密一体構造の
筐体を構成している。

この外筐（７）は、下半筒（９−Ｂ）の下端開口をサン
プルガス導入部（11）となし、また、上半筒（９−Ａ）
の上部筒壁に穿設した孔をサンプルガス導出部（12）と
なしており、さらに前記天板（８）の中心部には、後述
する水分吸着器（４）の頂板に比し小径となした孔（1
4）を穿設せしめている。

上述の構造を有する外筐（７）の内部には、水分吸着器
（４）とスリーブ（10）とを内蔵せしめており、水分吸
着器（４）は有頂底筒体を成して、頂板を、前記床下秤
量フツク（３）に引つ掛けて吊り下げた棒状の吊り金具
（６）に連結させる連結部分が上方に向け突設されてな
る蓋状に形成し、これにコツプ状をなす筒本体部を嵌合
固着せしめて一体構造の容器となしており、底壁及び周
壁上部には、金網が張られた空気流通口を設けて、水分
吸着器（４）の気体入口（4B）と気体出口（4A）を形成
している。

上記水分吸着器（４）は、頂板を筒本体部から脱して筒
本体部内に水分吸着剤（５）を封入した後に一体に組付
けて、第１図々示のように吊り金具（６）を介して前記
床下秤量フツク（３）に吊架せしめるが、この吊架状態
では外筐（７）には接触しなく、かつ外筐（７）によつ
て気密的に囲撓された状態となつて外筐（７）内に内蔵
されることとなる。

なお、水分吸着剤（５）としては、合成ゼオライトと通
称されるモレキユラーシーブス（molecular sieves）な
どが好適なものとして挙げられる。

例えばモレキユラーシーブス3Aのペレツトの場合、加熱
することにより結晶水が脱離して多孔性吸着剤となり、
この細孔は数の均一径をもつていて分子ふるい効果を
生じ、可逆的に容易に吸湿して結晶水を復元する性質を
有するものであり、重量換算で20％の平衡吸着量をもち
相当量の水を吸着することが知られている。

一方、前記スリーブ（10）は段付筒体に形成していて、
上半筒（９−Ａ），下半筒（９−Ｂ）を組付けるに先立
つて、筒内部に介挿せしめるものであつて、上半筒（９
−Ａ）及び下半筒（９−Ｂ）に夫々摺接して気密を保持
して筒軸方向に移動可能に設けられており、その上端口
縁は水分吸着器（４）における筒本体部の底部周縁に接
当可能な適宜口径を有している。

上記スリーブ（10）は下端開口部をサンプルガス流通管
（15）例えばサンプルガス導入管（15）の管端が気密的
に嵌合される接続口に形成していて、例えば螺合などに
よつて確実に接続し得る如く、下端開口部の内壁に雌ね
じを刻設するなどの加工を施すことは好適な手段であ
る。

なお、このスリーブ（10）が外筐（７）から抜脱しない
ように、水分吸着器（４）から離れた下降限度位置にお
いて接当し得るストツパ壁を前記外筐（７）に設けてお
くものである。

しかして第１図及び第２図において（13）はシール材例
えばＯリングであつて、水分吸着器（４）の頂板上面側
に刻設したリング溝内に介挿せしめており、水分吸着器
（４）が押し上げられて前記頂板が外筐（７）の天板
（８）に面接触する際に、前記孔（14）の周りの面接触
個所を気密封止し得るよう形成している。

なお、このシール材（13）は前記頂板に取着する他に、
外筐（７）の天板（８）の下面側に取着せしめるように
しても勿論差支えないものである。

以上述べた構造になる水分測定装置によつて水分を含有
するサンプルガスが圧送されてくるサンプルガス導入管
（15）の管端をサンプルガス導入部（11）に挿入して、
前記スリーブ（10）の下端開口部に嵌着せしめる一方、
サンプルガス導出部（12）にサンプルガス導出管（16）
を接続せしめる。

試料ガスのサンプリングを行う場合には、サンプルガス
導入管（15）を押し込み、スリーブ（10）を介して水分
吸着器（４）を押し上げると、シール材（13）が水分吸
着器（４）の頂板と前記外筐（７）の天板（８）とによ
つて圧縮されるので、水分吸着器（４）の周囲の外筐
（７）内空間は外気に対し完全にしや断される。

この状態は第２図に断面示される通りである。

かくして試料ガスは全量が水分吸着器（４）内の水分吸
着剤（５）層を通過するので、水分は水分吸着剤（５）
に全量吸着される。

なお、このサンプリング状態では前記フツク（３）と前
記吊り金具（６）とは接触することなく自由状態とする
ことができるので、この状態で秤量用上皿を使用すれ
ば、直示天びん（１）を全く普通の天びんとして使用可
能である。

水分の吸着が完了して水分吸着器（４）の重量を測定す
る場合には、サンプルガス導入管（15）を引き下げてス
リーブ（10）を下方の限度位置まで追従降動させると、
水分吸着器（４）は外筐（７）及びスリーブ（10）とは
接触しなくて吊り金具（16）によつて吊架された自由状
態となり（第１図参照）、直示天びん（１）による直接
測定が可能である。

なお、水分吸着剤（５）を入れ替える場合はボルト（2
5）をゆるめて外筐（７）の筒部（９）を天板（８）か
ら離脱すると、水分吸着器（４）は露出するので、これ
を取外して水分吸着剤（５）を容易に入れ替えることが
できる。

次に前記水分測定装置を用いた水分測定システムの概要
を第５図及び第６図に示しているが、まず第５図々示例
は気体ポンプ（17）で被検査用ワーク（Ｗ）の内部ガス
を循環させる方法であつて、サンプルガス導出管（16）
を通る水分吸着後のガスは除湿されているので、カール
フイツシヤー法のように、他の乾燥ガスを必要としない
利点がある。

気体ポンプ（17）はタイヤフラム型等でサンプルガスが
汚染されない機種を選定するものであり、前記ワーク
（Ｗ）を加熱する装置及びフイルタ（19）は常に必要な
構造ではなく被測定物の種類に応じて選択する。

なお、サンプルガス導入管（15）を流れるサンプルガス
の温度が室温よりも高くなると水分吸着器（４）内の水
分吸着剤（５）が昇温して吸着能力が低下するので、加
熱装置（18）を必要に応じて導入ライン側に設けるもの
である。

一方、第６図々示例は真空誘引方式であつて、ワーク
（Ｗ）内部でガスの循環が困難なものに適用するシステ
ムである。

真空ポンプ（20）で排気される流速が必要以上ある場合
に、水分吸着器（４）で水分が吸着されずに排出される
おそれがあるので、流量調整弁（23）等で排気速度を調
整するようにしている。

また、逆流を防止するためにサージタンク（21）、真空
スイツチ（24）で作動する電磁弁（22）等を設けて制御
する構造を有せしめている。

なお、加熱装置，放熱装置（18）及びフイルタ（19）に
ついては第５図々示例と同様に必要に応じて選定するも
のである。

（発明の効果） 本発明は水分を測定するのに、水分吸着器（４）内の水
分吸着剤（５）層中に水分を含有するガスを流通させて
吸着により水分を捕集するようにしているので、水分吸
着剤（15）の種類，量を選定することにより、ガス流量
が可成り多いものでも簡単にしかも迅速に測定すること
が可能であり、測定時間の短縮が果されて、抜取り検査
などの効率を高めて生産性の向上が期される。

さらに、本発明は吸着による水分捕集と、捕集後の水分
測定との切換えを、外筐（７）内に設けたスリーブ（1
0）の昇降操作だけで行えば良く取扱いは至つて簡単で
あり、しかも水分測定が直示天びん（１）による直接測
定であるので容易かつ的確に測定できる。

また、直示天びん（１）、水分吸着器（４）及び外筐
（７）を要素とする簡単な構造であるので測定に要する
装置コストは低廉におさまり、汎用装置として頗る好適
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の１実施例の要部構造を重量
測定時及び試料サンプリング時で夫々示す断面図、第３
図及び第４図は本発明測定装置の１例に係る左側面図及
び正面図、第５図及び第６図は本発明の１実施例に係る
各水分測定システムの概要図、第７図及び第８図は従来
の水分測定システムの２例の概要図である。 （１）……直示天びん，（２）……架台，（３）……床
下秤量フツク，（４）……水分吸着器，（4A）……気体
出口，（4B）……気体入口，（５）……水分吸着剤，
（６）……吊り金具，（７）……外筐，（８）……天
板，（９）……筒部，（10）……スリーブ，（11）……
サンプルガス導入部，（12）……サンプルガス導出部，
（13）……シール材，（14）……孔，（15）……サンプ
ルガス流通管，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架台（２）に固定した直示天びん（１）
   と、気体出口（4A）と気体入口（4B）との一方を上部に
   他方を底部に有する器内に水分吸着剤（５）を封入せし
   めて、前記直示天びん（１）の床下釈量フック（３）に
   吊り金具（６）を介し吊架した水分吸着器（４）と、こ
   の水分吸着器（４）の頂板に比し小径の孔（14）を有し
   て該孔（14）に水分吸着器（４）の吊り金具（６）との
   連結部分を遊挿通した天板（８）及び前記水分吸着器
   （４）の周りを気密的に囲繞して前記天板（８）に固着
   した筒部（９）により形成され、水分吸着器（４）との
   無接触状態を保持して前記架台（２）に固定した外筐
   （７）とからなり、前記水分吸着器（４）の頂板と前記
   外筐（７）の天板（８）との何れか一方における互いに
   面接触し得る個所に、前記孔（14）の周りを気密封止し
   得るシール材（13）を取着せしめる一方、前記外筐
   （７）の筒部（９）には、サンプルガス導入部（11）と
   サンプルガス導出部（12）との一方を下端部に、他方を
   上部に夫々穿設せしめると共に、前記下端部に穿設した
   サンプルガス導出入部に挿入するサンプルガス流通管
   （15）を嵌合させるスリーブ（10）を筒部（９）に内蔵
   せしめていて、前記スリーブ（10）を筒部（９）の内壁
   に対して気密を保持して筒軸方向に摺動可能、かつ、そ
   の上端口縁が水分吸着器（４）の底部周縁に接当可能な
   如く設け、前記サンプルガス流通管（15）を上方に向け
   押し込ませた状態で、前記サンプルガス導入部（11）か
   ら導入した試料ガスが、前記水分吸着器（４）の気体入
   口（4B）から前記水分吸着剤（５）層を通過し、前記水
   分吸着器（４）の気体出口（4A）から前記サンプルガス
   導出部（12）を経て導出し得てなることを特徴とする水
   分測定装置。