JPH112552A

JPH112552A - 流量測定装置

Info

Publication number: JPH112552A
Application number: JP15364097A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 剛佐藤
Original assignee: DKK Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1999-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】排出弁をなくして流量測定装置の小型化、制
御機構の簡略化を図る。【解決手段】既知の容積に相当する量の液体試料が所
定時間内に供給されたことを検出して液体試料の流量を
測定する流量測定装置に関する。液体試料が上端部から
供給される計量管１１と、計量管１１の下端部に連結さ
れた連結管１４と、連結管１４の上端部に連結された排
出管１５と、計量管１１に取り付けられて液体試料の液
面を検出するレベル計１２，１３とを備え、連結管１４
と排出管１５との連結部を、前記レベル計のうち最も高
位置にあるレベル計１３よりも高位置に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿式のガス分析計
等に使用される液体試料の流量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、ガスを吸収した液体試料（吸収
液）の流量を測定する従来の流量測定装置を概略的に示
したものである。図において、１０１は測定対象である
液体試料の流路に設けられる計量管、１０２は計量管１
０１の下方の試料液面を検出するレベル計、１０３は計
量管１０１の上方の試料液面を検出するレベル計、１０
４はレベル計１０２の下方に配置される排出弁、１０５
はレベル計１０２，１０３の出力信号に基づいて液体試
料の流量を演算、測定し、また、流量測定後に液体試料
を排出するべく排出弁１０４を開放制御するコントロー
ラである。なお、レベル計１０２，１０３としては、例
えば試料の液面を光の屈折率に基づき光学的に検出し、
これを電気信号として外部に送る方式のものが用いられ
る。

【０００３】上記従来技術の動作を説明すると、まず、
排出弁１０４を閉じた状態で液体試料を計量管１０１内
に供給し、低位置のレベル計１０２により試料液面を検
出する。その後、計量管１０１内の液面が徐々に上昇し
ていき、高位置のレベル計１０３が試料液面を検出す
る。この間の、試料液面が低位置のレベル計１０２から
高位置のレベル計１０３に到達するまでの時間Δｔをコ
ントローラにより測定する。一方、レベル計１０２とレ
ベル計１０３との間の、計量管１０１を含む管体の容積
Ｖは既知であるから、この容積Ｖを前記時間Δｔで割る
ことにより、液体試料の流量が求められる。こうして流
量を測定した後、次回の測定に備えてコントローラ１０
５により排出弁１０４を開放し、液体試料を排出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述した従
来技術では排出弁１０４が必要であるため、装置が大型
化する傾向にあり、また、排出弁１０４が故障した場合
には反復して流量を測定することができない不便があっ
た。更に、コントローラ１０５は排出弁１０４の開閉制
御機能を有するため、回路構成が複雑であった。そこで
本発明は、排出弁を用いずに液体試料の流量測定及び排
出という一連の動作を行えるようにした流量測定装置を
提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、液体試料が上端部から供給
される第１の管体と、第１の管体の下端部に連結された
第２の管体と、第２の管体の上端部に連結された排出管
と、第１または第２の管体に取り付けられて液体試料の
液面を検出する少なくとも一つのレベル計とを備え、第
２の管体と前記排出管との連結部を、前記レベル計のう
ち最も高位置にあるレベル計よりも高位置に配置したも
のである。ここで、第１または第２の管体は計量管とし
て作用し、この計量管に溜まっていく液体試料の液面を
レベル計により検出することで、既知の容積に相当する
量の液体試料が溜まる時間を計測し、流量を測定する。
そして、第２の管体と排出管との連結部に達した液体試
料の液面が、第１の管体における液面よりも低くなる
と、いわゆるサイフォンの原理によって液体試料が上記
連結部から排出管方向へ排出され、その際に生じる負圧
により計量管内の液体試料も排出管から自動的に排出さ
れる。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、液体試料が
上端部から供給される第１の管体と、第１の管体の下端
部に連結された第２及び第３の管体と、第３の管体の上
端部に連結された排出管と、第２または第３の管体に取
り付けられて液体試料の液面を検出する少なくとも一つ
のレベル計とを備え、第３の管体と前記排出管との連結
部を、前記レベル計のうち最も高位置にあるレベル計よ
りも高位置に配置したものである。ここで、第２または
第３の管体は計量管として作用し、請求項１記載の発明
と同様の原理で流量測定を行うと共に、第３の管体と排
出管との連結部に達した液体試料の液面が第１の管体に
おける液面よりも低くなると、サイフォンの原理によっ
て液体試料が排出管から自動的に排出される。

【０００７】請求項３に記載したように、請求項２記載
の流量測定装置において、液体試料がガスが混入したも
のであるときに、第２の管体の上端部からガスを吸引す
ることにより気液分離が円滑に行われる。このため、気
泡により負圧の形成が妨げられるおそれがないので、液
体試料の排出が容易になる。また、レベル計部分に気泡
が混入することによって生じる測定誤差も回避できる。

【０００８】また、請求項４に記載したように、第１の
管体の上端部の圧力を前記排出管の出口圧力に等しくす
ることにより、液体試料の排出が円滑に行われる。

【０００９】更に、請求項５に記載したように、前記排
出管とその前段の管体との連結部付近の肉厚を、当該連
結部の前段の管体の肉厚よりも薄く形成することによ
り、液体試料の排出時に前記連結部付近に空気が入りに
くくなり、負圧の形成を容易にして液体試料の排出を一
層円滑にする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は、請求項１に記載した発明の第１
実施形態を示す概略的な構成図である。図１において、
１１は液体試料が流入する第１の管体としての計量管、
１４は計量管１１の下端部に連結されて１８０度折り返
された第２の管体としての連結管、１５は連結管１４の
上端部に連結されて１８０度折り返された排出管であ
る。計量管１１は、液体試料が供給される計量管本体１
１Ａと、計量管本体１１Ａの下方の試料液面を検出する
レベル計１２と、計量管本体１１Ａの上方の試料液面を
検出するレベル計１３とを備えている。レベル計１２，
１３は、図６と同様に光学的手段によって試料液面を検
出するものであり、従来のコントローラに相当する演算
手段（図示せず）に接続されている。また、連結管１４
と排出管１５との連結部は、高位置のレベル計１３より
も高い位置に配置されている。

【００１１】次に、この実施形態の動作を説明する。計
量管１１に液体試料を供給すると、計量管１１と連結管
１４との連結部から試料が溜まっていき、やがて試料液
面が低位置のレベル計１２の測定位置に達する。レベル
計１２はこの液面を検出して演算手段に信号を送出す
る。その後、計量管本体１１Ａ内の液面は、連結管１４
内の液面と共に上昇していき、高位置のレベル計１３の
測定位置に達する。レベル計１３はこの液面を検出して
前記同様に演算手段に信号を送出する。演算手段は、レ
ベル計１２，１３からの液面検出信号により、試料液面
が低位置のレベル計１２から高位置のレベル計１３に到
達するまでの時間Δｔを測定する。また、レベル計１
２，１３に挟まれた、計量管本体１１Ａを含む管体の容
積Ｖは既知であるから、容積Ｖを前記時間Δｔで割るこ
とにより液体試料の流量が求められる。なお、液体試料
の流速に変動があるとしても、その周期は流量測定周期
よりも十分に長いものとする。

【００１２】その後、計量管１１内の試料液面が図１に
示すレベルＬ１を超えて更に上昇すると、連結管１４内
の液面は排出管１５との連結部を経てレベルＬ１よりも
低くなるため、いわゆるサイフォンの原理により圧力の
バランスが崩れ、連結管１４及び計量管本体１１Ａ内の
液体試料が排出管１５から排出されることになる。そし
て、再び計量管１１及び連結管１４の内部に液体試料が
溜まり始め、前記同様に流量測定を行った後、その液面
がレベルＬ１に達すると排出管１５から自動的に液体試
料が排出される。この動作の繰り返しにより、液体試料
の流量測定及び排出を周期的に行うことができ、特に、
従来の排出弁を用いずに試料を自動的に排出することが
可能になる。

【００１３】なお、レベル計は必ずしも２個配置する必
要はなく、例えば高位置のレベル計１３のみを配置する
構造でも良い。すなわち、高位置のレベル計１３のみを
用いる場合には、計量管１１及び連結管１４が空の状態
から液体試料を供給し始め、その時点から、レベル計１
３により試料液面を検出するまでの時間Δｔを計測す
る。この場合、レベル計１３よりも下方に位置する計量
管１１及び連結管１４の容積Ｖは既知であるから、この
容積Ｖと前記時間Δｔとから試料の流量が求められる。
ただし、レベル計を１個だけ使用する場合には、計量管
１１と連結管１４との連結部の容積も流量測定に用いて
おり、排出時に若干残った液体試料が前記連結部に溜ま
る場合にはその分だけ容積Ｖに対する誤差となるから、
できれば高位置及び低位置の２個のレベル計１２，１３
を使用することが望ましい。

【００１４】次いで、図２は請求項１に記載した発明の
第２実施形態を示している。図１の実施形態において、
液体試料が計量管１１の管壁を伝わって下降していくよ
うな場合、その液体試料をレベル計１２，１３が液面と
して誤認するおそれがある。そこで、第２実施形態で
は、管壁を伝わり落ちる試料によって誤検出することが
ないように計量管１１の位置を変更したものである。

【００１５】すなわち、図２において、１６は液体試料
が流入する流入管、１１は流入管１６の下端部に連結さ
れて１８０度折り返された計量管、１５は計量管１１の
上端部に連結されて１８０度折り返された排出管であ
る。計量管１１は、前記同様に計量管本体１１Ａと、低
位置のレベル計１２と、高位置のレベル計１３とを備え
ており、計量管１１と排出管１５との連結部は、高位置
のレベル計１３よりも高い位置に配置されている。

【００１６】この実施形態において、液体試料が流入管
１６に供給されると、流入管１６と計量管１１との連結
部から試料が溜まっていき、両管１６，１１内の液面が
徐々に上昇していく。試料の流量は、計量管１１内で液
面がレベル計１２の位置からレベル計１３の位置まで達
する時間と、これらの間の容積とにより求められる点で
変わりはないが、この実施形態では、計量管１１の管壁
を試料が伝わり落ちることがないので、前述したように
管壁に付着した試料をレベル計１２，１３が液面として
誤認する心配がない。よって、第１実施形態に比べて流
量の測定精度を高めることができる。

【００１７】なお、液体試料の液面がレベルＬ１に達す
ると排出管１５から排出されるのは、第１実施形態と同
じである。本実施形態でも、第１実施形態と同様にレベ
ル計を１個にしても良いが、その場合、試料が全て排出
されずに流入管１６と計量管１１との連結部に若干でも
残ると、その量が測定誤差の原因となり得る。

【００１８】次に、請求項２に記載した発明の実施形態
を説明する。図３はこの実施形態の概略的な構成図であ
り、図１における計量管１１と連結管１４との連結部
に、図２の流入管１６を連結した構造に相当する。すな
わち、図３に示す流量測定装置は、第１の管体としての
流入管１６と、その下端部に連結されて流入管１６に並
行する第２の管体としての計量管１１と、前記下端部に
連結されて計量管１１に並行する第３の管体としての連
結管１４と、この連結管１４の上端部に連結されて１８
０度折り返された排出管１５とから構成されている。こ
こで、計量管１１、連結管１４、流入管１６は必ずしも
図３のように同一箇所で連結する必要はなく、流入管１
６と計量管１１との連結部に適宜な配管を介して連結管
１４を連結したり、計量管１１と連結管１４との連結部
に適宜な配管を介して流入管１６を連結しても良い。要
は、流入管１６の下端部が計量管１１、連結管１４に直
接または間接に連結されていれば足りる。なお、１２，
１３は計量管本体１１Ａの上下に配置されたレベル計で
ある。また、図１と同様に連結管１４と排出管１５との
連結部は、高位置のレベル計１３よりも高い位置に配置
されている。

【００１９】ここで、計量管１１の上端部は大気に開放
されているか、あるいは図示されていないガスポンプに
連結されている。これは、例えば湿式のガス分析計にお
いて、吸収液に吸収されずに試料ガスが混入した状態の
液体試料の流量を測定する場合に、計量管１１の上端部
からガスを吸引除去して気液分離を行うための構造であ
る。その際、図３では省略してあるが、連結管１４と排
出管１５との連結部のレベルＬ１よりも高い位置におい
て、流入管１６と計量管１１とを連結することにより、
液体試料中の気泡が計量管１１Ａ内に侵入するのを防止
することができる。

【００２０】この実施形態においても、既述の実施形態
と同様の原理でレベル計１２，１３により試料の流量を
測定可能である。また、流量測定後は、流入管１６及び
計量管１１内の液面がレベルＬ１を超えた時点で、連結
管１４内の試料から排出管１５を介して外部に排出さ
れ、その後、流入管１６及び計量管１１内の試料が連結
管１４、排出管１５を介して外部に排出される。

【００２１】本実施形態によれば、試料の流入管１６と
計量管１１とを分離しているため、図２の実施形態と同
様に、レベル計１２，１３による液面の誤検出を防止で
きる効果が得られると共に、液体試料からガスを吸引除
去するための経路を計量管１１の上端部に確保すること
ができる。勿論、この実施形態でも、原理上、１個のレ
ベル計により流量測定が可能である。

【００２２】次いで、本発明の実施例を図４、図５を参
照しつつ説明する。図４は、図３に示した構成を具体化
し、更に、液体試料に混入したガスを分離可能とした構
造である。図４において、基板１７１上には、流入管１
６１と、計量管１１１と、連結管１４１と、排出管１５
１とが一体的に形成され、かつ、計量管１１１と流入管
１６１とを連結する連絡管１１３と、流入管１６１に連
通するオーバーフロー管１１４とを有するガラス製の管
体が固定されている。なお、１１１Ａは計量管本体、１
２１，１３１はそれぞれ低位置、高位置のレベル計、１
１２は計量管１１１の上端部に連結されたガス吸引管、
１１５は試料供給管である。ここで、ガス吸引管１１２
はガスポンプ（図示せず）に連結されていると共に、オ
ーバーフロー管１１４と排出管１５１とは同一のドレン
容器（図示せず）の内部に連通していて同一圧力に保た
れている。また、１７４はレベル計１２１，１３１のヘ
ッドアンプ等が実装された基板、１７２，１７３はレベ
ル計１２１，１３１による液面検出時に点灯表示するＬ
ＥＤである。

【００２３】上記管体の構造を更に詳述すると、上端部
が連絡管１１３により連結された流入管１６１と計量管
１１１とは下端部で連結され、この下端部から図４
（Ａ）の手前側に並設された連結管１４１の先端部が、
図４（Ｂ）に示すように流入管１６１と計量管１１１と
からなる平面に直交するように裏側へ回り込み、排出管
１５１に繋がっている。また、連結管１４１の上端部か
ら排出管１５１のほぼ全長にかけては、管壁が肉厚に形
成されており、言い換えれば、この部分は管の内径が他
の部分よりも細い細径部１４２を形成している。この細
径部１４２を設けたことにより、サイフォンの作用で排
出管１５１から液体試料が排出される際に管内に空気が
入りにくくなり、細径部１４２での負圧の発生を容易に
して試料が円滑に排出されるようになる。

【００２４】次に、図５は図４の流量測定装置を使用し
たガス分析計の全体構成を示しており、例えばごみ焼却
炉の煙道２０１を通過する排ガス中の塩化水素濃度を測
定する分析計の例である。図５において、２０２は排ガ
スを取り込む加熱導管、２０３は吸収液タンク２０４か
らポンプ２０５により送られる吸収液に排ガスを接触吸
収させるためのガス吸収部、２０６はセンサとして塩化
物イオン電極を有する測定セル、２０７は図４に示した
流量測定装置（気液分離装置としての機能も有する）、
２０８は流量測定装置２０７から排出された液体試料が
貯留されるトラップ、２０９は流量測定装置２０７のガ
ス吸引管１１２から吸引されたガスを除湿する除湿器、
２１０はこのガスを吸引するガスポンプ、２１１はトラ
ップ２０８内の液体試料を排出するためのポンプであ
る。なお、図中、破線で結ばれたポンプ２０５，２１１
は連動しており、ポンプ２１１の送液量は吸収液に加え
て排ガス中の水分も排出するため、ポンプ２０５の送液
量よりも大きくなっている。この実施例において、ガス
を吸収した吸収液を気液分離して排出するのは、吸収液
への気泡の混入により負圧の形成が妨げられないように
するためである。この気液分離により、吸収液と接触さ
せる排ガスの流量と吸収液の流量とを別個に測定するこ
とも可能になる。

【００２５】上記ガス分析計の全体的な動作を説明する
と、ガス吸収部２０３で排ガスを吸収した吸収液は、液
体試料として測定セル２０６に送られ、塩化物イオン電
極により塩化物イオン濃度が測定される。そして、この
塩化物イオン濃度を塩化水素濃度に換算した値が指示記
録される。測定終了後の液体試料は、吸収液に吸収され
なかったガスが混入したままで流量測定装置２０７に供
給され、流量測定及び排出動作が所定周期で繰り返され
る。そして、液体試料に混入しているガスは、除湿器２
０９を介してガスポンプ２１０により吸引除去され、脱
気された液体試料が排出管１５１からトラップ２０８に
送られて、その後、除湿器２０９で除湿した水分と共に
ポンプ２１１により排出される。なお、図５に示すよう
に、流量測定装置２０７のオーバーフロー管１１４と排
出管１５１とはトラップ２０８の内部空間を介して連通
しており、同一圧力に保たれているので、流量測定装置
２０７内の液体試料はトラップ２０８へ円滑に排出され
ることになる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように請求項１または２記載の発
明によれば、第２または第３の管体と排出管とによりサ
イフォンを構成したため、従来のように計量管の後方に
排出弁を設ける必要がなくなり、装置の小型化を図るこ
とができるとともに、排出弁の故障や液漏れ等の事故を
解消することができる。また、排出弁の制御機構も不要
になるので、回路の簡略化が可能である。

【００２７】更に、請求項３記載の発明によれば、この
流量測定装置をガス分析計に適用した場合の気液分離、
ガス及び吸収液の流量の個別測定、吸収液の回収等が可
能になる。また、請求項４または５記載の発明によれ
ば、流量測定後の液体試料を残らず円滑に排出させるこ
とができ、測定精度の向上にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載した発明の第１実施形態を示す
概略的な構成図である。

【図２】請求項１に記載した発明の第２実施形態を示す
概略的な構成図である。

【図３】請求項２に記載した発明の実施形態を示す概略
的な構成図である。

【図４】請求項２に記載した発明の実施例を示す主要部
の正面図(図４（Ａ））及び側面図（図４（Ｂ））であ
る。

【図５】図４の実施例が適用されるガス分析計の全体構
成図である。

【図６】従来技術を示す概略的な構成図である。

【符号の説明】

１１，１１１計量管１１Ａ，１１１Ａ計量管本体１２，１３，１２１，１３１レベル計１４，１４１連結管１５，１５１排出管１６，１６１流入管１１２ガス吸引管１１３連絡管１１４オーバーフロー管１１５試料供給管１４２細径部１７１，１７４基板１７２，１７３ＬＥＤ２０１煙道２０２加熱導管２０３ガス吸収部２０４吸収液タンク２０５，２１１ポンプ２０６測定セル２０７流量測定装置（気液分離装置）２０８トラップ２０９除湿装置２１０ガスポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既知の容積に相当する量の液体試料が所
定時間内に供給されたことを検出して液体試料の流量を
測定する流量測定装置において、液体試料が上端部から供給される第１の管体と、第１の管体の下端部に連結された第２の管体と、第２の管体の上端部に連結された排出管と、第１または第２の管体に取り付けられて液体試料の液面
を検出する少なくとも一つのレベル計とを備え、第２の管体と前記排出管との連結部を、前記レベル計の
うち最も高位置にあるレベル計よりも高位置に配置した
ことを特徴とする流量測定装置。
【請求項２】既知の容積に相当する量の液体試料が所
定時間内に供給されたことを検出して液体試料の流量を
測定する流量測定装置において、液体試料が上端部から供給される第１の管体と、第１の管体の下端部に連結された第２及び第３の管体
と、第３の管体の上端部に連結された排出管と、第２または第３の管体に取り付けられて液体試料の液面
を検出する少なくとも一つのレベル計とを備え、第３の管体と前記排出管との連結部を、前記レベル計の
うち最も高位置にあるレベル計よりも高位置に配置した
ことを特徴とする流量測定装置。
【請求項３】請求項２記載の流量測定装置において、液体試料がガスが混入しているものであるときに、第３
の管体と前記排出管との連結部よりも高い位置で第１の
管体と第２の管体とを連結すると共に、第２の管体の上
端部からガスを吸引することを特徴とする流量測定装
置。
【請求項４】請求項１，２または３記載の流量測定装
置において、第１の管体の上端部の圧力を前記排出管の出口の圧力と
等しくしたことを特徴とする流量測定装置。
【請求項５】請求項１，２，３または４記載の流量測
定装置において、前記排出管とその前段の管体との連結部付近の肉厚を、
当該連結部の前段の管体の肉厚よりも薄く形成したこと
を特徴とする流量測定装置。