JPS61116640A - 測定値のドリフト現象を除去する流出法による精密ガス比重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ＪＩＳＫ２３０１−１９８０　「燃料ガス
および天然ガスの分析試験方向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、←）流出時間測定誤
差、（ｂ）オリフィ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）　（ｃｌ　（ｄｌ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５９−１３６９
４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
膨張自在な流体不透過性の袋７と、斡）　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
オリアイスと、ｅＪ　　両脚部に水９を入れ、一方の脚
部に前記袋γを納めたほぼ同径のＵ字型外胴８と、μ）
　前記両脚部のうちの他方の脚部の水面から順次遠ざか
る高さ位置く配置されると共に前記袋Ｔ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＠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、 （力　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、 （へ）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を閉じ前記最初の電磁
弁２または４を開（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って流出時間測定誤
差をさげることができ、（ｂつ制御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
ことによりオリフィ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Ｔに
より断つことによって水蒸気による誤差をさけることが
でき、 （ｄつ流体不透過性の袋γ内の測定ガスの滞留時間を長
（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６つの誤差をさけることによって±０．５
チ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、測定ガス中に水蒸気が発生することを防止するため
に、測定ガスと水との接触を断つ流体不透過性の袋たと
えばビ且−ル袋７を使用して水蒸気による誤差をさける
ことができた。しかし長時間（たとえば２４時間）にわ
たってガスの比重を測定し続ける場合には、Ｕ字型外胴
８に入れた水が大気中へ蒸発し、水の容積が減少し、そ
のために測定値のドリフト現象が生ずる。

従ってこの発明の技術的課題は、このような測定値のド
リフト現象を除去することである。

問題点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、この発明は第２図、
第６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
のオリフィスと、（Ｉ刃　　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、 に）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Ｔ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、 （力　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、 ト）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を閉じ前記最初の
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（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
、 前記他方の脚部２３の開放した上端部を、膨張自在な密
封手段２４．２５または２５′により気密に密封し、 前記第１および第２の制御電極１３．１０並びに前記第
１および第２の測定用電極１２．１１を、前記上端部内
に、気密状態を保つように配置したものである。

さらにこの発明は、前記膨張自在な密封手段を、前記開
放した上端部を気密に密封する密封部材２４と、前記上
端部の内部と連通ずるように前記密封部材に気密に取り
付けた膨張自在な流体不透過性の別の袋２５とにより構
成し、前記第１および第２の制御電極１３．１０並びに
前記第１および第２の測定用電極１２．１１を、前記密
封部材２４を気密に貫通させたものである。

さらに又この発明は、前記膨張自在な密封手段を、前記
開放した上端部のまわりに開口端を気密に取り付けた膨
張自在な流体不透過性のさらに別の袋２５′により構成
し、前記第１およ、び第２の制御電極１３．１０並びに
前記第１および第２の測定用電極１２．１１を、前記他
方の脚部２３の側壁を気密に貫通させたものである。

作用 この発明は次の様に作用する。

第２図に示すように、基準ガスたとえば比重がｉ、ｏｏ
ｏである空気を、ある圧力をもっ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（らむ。なお恒温洩装置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って
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（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１ｏ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って電磁
ｆｆ５を通り、オリフィスプレート６のオリフィスより
外へ噴出される。このときＵ字型外胴８の右側の脚部２
３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９Ｐ２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。

Ｋ 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 ところで長時間、たとえば２４時間にわたって前記測定
操作が繰り返されるときには、Ｕ字型外胴８の脚部２３
の上端部は大気から気密に密封されているので、この上
端部内の水９の蒸発による蒸気は、膨張自在な密封手段
内へ入り、すなわち膨張自在な流体不透過性の袋２５ま
たは２５′内へ入吠気中へ蒸発することな（、水滴とな
ってふたたびＵ字型外胴８内へもどされ、Ｕ字型外胴８
内の水の容積は減少することがない。又Ｕ字型外胴８の
脚部２３の水面が上昇するときは、水面上の空気は袋２
５または２５′内へ逃げることにより、水面の上昇が妨
げられることはない。

発明の効果 この発明は、次のような特有の効果を有する。

−例として試料ガスがＣＨ，である場合の試料ガスの流
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。

特公昭５９−１３６９４号公報に記載された従来技術の
場合 この発明の場合 前記衣から明らかなとおり、約６時間の間においても、
従来技術の場合は、測定値のドリフトは、０．５５５か
ら肌５４６と変動するのに対し、この発明の場合は、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。

実施例 第２図および第６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７．２５゜２５′は、ビ
ニール袋が好適であるが、適当な合成樹脂製の膨張自在
な流体不透過性の袋を使用できる。

またオリフィスプレート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。

オリフィスプレート６のオリフィスの径は、１．００朋
φまたは０．７龍φが使用された。

第２図に示す密封部材２４を、ゴム栓で作るのが好適で
あるが、任意適宜の合成ゴム、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太き（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６図に示す袋２５′の開口端を、脚部２３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げてもよい
。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。

この発明を実施する際には、さらに次の（ｉ　ｌ　（ｉ
ｉｌ　（ｉｉｉ）（１ｖ）に係る改良を加えて実施する
こともできる。

（ト）環境温度の変化によってオリフィスプレート６の
物理的特性が変化することにより生ずる誤差を防止する
こと 第６図に示すように、オリフィスプレート６の温度を一
定にするため、オリフィスプレート６をアル、ミニラム
等の熱伝導率の良好な物質から成るヒートシンク２６に
埋め込む。ヒートシンク２６の貫通穴２７の直径は、た
とえば２゜朋にする。ヒートシンク２６のまわりに、ニ
クロム線のような発熱体２８を設ける。ヒートシンク２
６の適宜位置（はぼ中央が好適である）にサーミスタ式
温度計発信器２９をそう人し、ヒートン／り２６の温度
を電流に変換し、この電流を増幅器３０を経て比較器３
１に送り、基準値と比較して電源３２のスイッチ３３を
開閉して、スイッチ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する。このようにして、ヒートシン
ク２６およびオリフィスプレート６の温度を一定に、た
とえば４０’Ｃに保つ。

又サーミスタ式温度計発信器２９と、増幅器３０と、比
較器３１と、スイッチ３３との代りに、サーモスタット
スイッ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６図において発熱体２８は、ヒートシンク２６のまわ
りに巻いであるが、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
にそう人するようにしてもよ（・。

オリフィスプレート６の環境温度の変化による空気の流
出時間Ｔａの変動の１例を示せば次のとおりである。

オリフィスプレート６の温度を一定、たとえば４０°Ｃ
に保っ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。

すなわちこの場合空気の流出時間Ｔａの変動はほとんど
ないと言える。

（１１］　　試料ガス中にＨ２等の成分が含まれており
、このようなガスは微量ではあるが、袋７を透過し、又
はＵ字型外胴８内の水に溶解したガスが水温の上昇によ
り、Ｕ字型外胴８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生ずる誤差を防止すること、 第４図に示すようにＵ字型外胴８の脚部２２の上端部に
管３４を取り付け、この管の途中に設けた電磁弁３５を
シーケンス装置２１によって所定の時間間隔で作動して
、管３４の開放端から、袋７を透過したガスを放出する
。

気泡すなわちたい積したガス成分５ｃｒ−の場合の空気
の流出時間’ｒａの変動の１例を示せば次のとおりであ
る 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。

（ｉｉｉ）　　試料ガスが低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ッチ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、圧力スイッチ３７から
の信号は、ＡＮＤｒ−ト３８に送られない。したがって
シーケンス装置２１か喫窟号がＡＮＤケゞ−ト３８に送
られても、ＡＮＤｒ−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
イッチ３５からの信号はＡＮＤデート３８に送られ、シ
ーケンス装置２１からの信号がＡＮＤデート３８に送ら
れるときに、ＡＮＤ　′ｒ−）３８からの出力信号によ
ってブースターポンプ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
。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
（１ｖ）　　袋７からのガスの漏れをチェックすること
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１０に接触するときに
、シーケンス装置２１によって電磁ｆｆ４．５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、ガスの漏れのチェックの場合は、数秒経過
後も電磁弁５は閉じられたままになっており、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をセットして置く。所定期間中に
、水面が最上方の制御電極１０かも離れるときは、シー
ケンス装置２１から信号が発生しないために、袋Ｔ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
チェックできる。各測定ルーチンの開始のときに、この
ようにして袋７のガスの漏れをチェックする。

【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ック線図
、第２図はこの発明の流出法による精密ガス比重測定装
置のブロック線図、第３図ないし第５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、第６図は第２図に示す密
封手段の変型の説明図である。 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・・
・・・・オリフィスプレート、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、１
２．１１　・・中温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、２４・・・・密封部材、２５．２５’・・・
・流体不透過性の袋図：Ｗｔ′）浄ｔ（内容に変更なし
〕 第１図 手　続　補　正　書　（方式） 昭和５９年１２月１７日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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Ｊ
   ＩＳ径より大径のオリフィスと、 （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初の電磁弁を開
   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
   、 前記他方の脚部の開放した上端部を、膨張自在な密封手
   段により気密に密封し、 前記第１および第２の制御電極並びに前記第１および第
   ２の測定用電極を、前記上端部内に、気密状態を保つよ
   うに配置した、 ことを特徴とする、流出法による精密ガス比重測定装置
   。
2. （２）前記膨張自在な密封手段を、前記開放した上端部
   を気密に密封する密封部材と、前記上端部の内部と連通
   するように前記密封部材に気密に取り付けた膨張自在な
   流体不透過性の別の袋とにより構成し、前記第１および
   第２の制御電極並びに前記第１および第２の測定用電極
   を、前記密封部材を気密に貫通させたことを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の流出法による精密ガス
   比重測定装置。
3. （３）前記膨張自在な密封手段を、前記開放した上端部
   のまわりに開口端を気密に取り付けた膨張自在な流体不
   透過性のさらに別の袋により構成し、前記第１および第
   ２の制御電極並びに前記第１および第２の測定用電極を
   、前記他方の脚部の側壁を気密に貫通させたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の流出法による精
   密ガス比重測定装置。