JPS62200255A

JPS62200255A - ガス濃度測定装置

Info

Publication number: JPS62200255A
Application number: JP4275486A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tanaka; 浩樹田中; Koichi Sasaki; 幸一佐々木; Fumito Nakamura; 文人中村; Kuniaki Takahara; 高原　邦明; Norio Nakayama; 紀夫中山
Original assignee: Hitachi Kyowa Kogyo Ltd; Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd; Hitachi Kyowa Engineering Co Ltd
Priority date: 1986-02-27
Filing date: 1986-02-27
Publication date: 1987-09-03

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〕本発明はサンプルガス測定系統におけるガス濃度測定装
置に係り、特に特定の共存ガスが存在する場合、前記特
定の共存ガスの影響をうけずに測定対象ガス濃度を求め
るのに好適なプロセスガス濃度測定装置に関する。

〔従来の技術〕

ガス濃度を測定する装置としては、ガスクロマトグラフ
や熱伝導型ガス濃度計などがあり、それぞれ感度や検出
測定にかかる時間が異なり、測定対象や環境に応じて使
い分けられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

例えば、プロセス制御系１こおいて、監視手段としてガ
ス濃度測定装置を用いる場合、ガスクロマトグラフは正
確ではあるがオフライン的使用となるので、連続的測定
には向かない。一方、熱伝導型のガス濃度測定装置、例
えば熱伝導型水素計は対象成分以外の共存ガスによる指
示誤差を伴う。

従来、一般に使用されてきた熱伝導度型水素計ス計、特
に熱伝導度型水素計は、サンプルガスの選択性がないた
め、対象成分以外のガス濃度変化による見かけ上の測定
対象ガス濃度変化があることについては配慮されていな
かった。

本発明の目的は、サンプルガス測定系統において、特定
の共存ガスの影響を排する高精度並びに連続測定性能に
優れた濃度測定装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕本発明は、上記目的を達成するために、特定の共存ガス
の影響を受ける測定対象ガス検出器に加えて、測定対象
ガス及び他の共存ガスの影響を受けない特定の共存ガス
検出器を併設し、その特定の共存ガスのみの検出器から
の濃度信号に基づき。

予め入力しておいた算出式によって測定対象ガス濃度を
見かけ−Ｉ；増加させる影響量を求め、それを測定対象
ガス検出器の信号から引いて真のガス濃度を求める演算
器を備えたガス濃度測定装置を提案するものである。

〔作用〕

上記本発明装置では、測定対象ガスの検出は勿論、特定
の共存ガスの検出もリアルタイムになされ、その後の演
算も迅速正確であるので、プロセス制御における監視用
ガス濃度連続測定装置として最適である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図に基づき説明する。

サンプルガスは入口遮断弁１．流量調整弁２゜並びにバ
イパスラインに設置された減圧弁３を介して流量圧力を
コントロールされ、水素濃度測定ラインと酸素濃度測定
ラインに分岐する。分岐されたサンプルガスは、検出器
の測定精度を向−ヒさせるため更に後段に配置された低
流量調整弁７によりそれぞれ流量圧力を微調整され、流
量計４゜圧力計５を経て水素濃度指示発信器６及び酸素
指示発信器８に到り、サンプルガス中の水素酸素濃度が
測定される。水素酸素濃度測定後のサンプルガスは出口
遮断弁１２を経て系外に排出される。

ここで、本発明に適用される熱伝導度型水素計酸素計の
測定原理並びに前記熱伝導度型水素計の酸素濃度変化に
よる影響について示す。

熱伝導度型水素針の測定原理は、第２図に示す如く、サ
ンプルガス導入後の検出セル１４において熱伝導度及び
対流による熱損失を測定サーミスタ１５と比較サーミス
タ１−６で測定し、ゼロスパン校正ガスにより得られた
熱損失とサンプルガスの熱損失を対応させ、水素濃度を
決定している。

このため、測定対象ガス成分が既知であり、かつ安定し
ている場合は、比較サーミスタ１６部のガス濃度調整に
より、共存ガスの影響はある程度避けられるが、共存ガ
ス濃度が変動する系統においては、この問題が顕著化す
る。

そこで、測定対象成分を水素、酸素、窒素の３成分に限
定しこの影響を検討する。混合ガスの熱伝導度ｋＭは、
（各ガスの熱伝導率は第１表参照）熱伝導度が既知の場
合の温度Δｔは、ｋＭと示される。ｔｌ、ｔｚは比較用サーミスタ１６温度及
びセルブロック１７温度とする。ここで、水素計の運用
条件として以下に示す条件を仮定する。

第２表　水素計の運用条件前記（ａ）、（ｂ）式により酸素濃度を変化させた場合
（水素濃度は５％とする）のサーミスタの温度変化を算
出し、水素計指示値と対応させた値を第３図に示す。酸
素濃度が変化することにより、サーミスタ温度変化並び
に水素計指示値は第３図及び第３表に示す様な相違がみ
られる。

第３表　ガス組成ここで特に水素が存在しない場合の酸素濃度変化による
水素計指示値の影響を第４図に示すが、酸素濃度ととも
に水素計指示値２５が増加している。また、同様に酸素
濃度がＯ〜６０％程度変化した場合の水素計指示値の影
響を第５図にまとめる。この第５図から明らかなように
酸素濃度が６０％程度存在する場合の水素計指示値２７
は見かけ上約０．３％〜０．５％程度貴の値となること
が確認される。

酸素計は常磁性である酸素の磁気的性質を利用した熱磁
気型酸素計が標準的である。第６図に代表的な熱磁気型
酸素計の検出器部を示す。サンプルガスは、細い導管２
８を通過する間にその一部は、拡散膜２９を通してセル
空洞３０に拡散する。

この拡散されたガスは永久磁石３１−による磁気帯の磁
界勾配と、加熱された４個のサーミスタに起因する温度
勾配の両方の影響を受け、その結果、この空洞内にガス
の流れが生じる。磁気帯の中の測定用サーミスタ３２を
通る流れの強さは、拡散されたガス中の酸素濃度にのみ
依存し、磁気帯の外にある比較用サーミスタ３３を通る
流れの強さとは異なることから、この流れの強さに起因
する　　、温度差によってサンプルガス中の酸素濃度を
測定している。

前記、熱磁気型酸素計は酸素の磁気特性を利用する原理
から、他のガス成分にはあまり影響されない選択性のあ
る計測器として、信頼性の高い値が得られると考えられ
る。

以上、述べた如く熱伝導度型水素計の酸素濃度変化によ
る影響を考慮し、第７図に示した演算器９の演算回路に
おいて補正する。水素計指示値信器６より出力された水
素濃度信号ｙ′及び酸素濃度指示発信器８より出力され
た酸素濃度信号Ｘはそれぞれ演算器９に入力される。前
記演算器９に入力された酸素濃度信号Ｘは２方に分岐し
、一方は増幅子３４の設定された関数Δｙ＝ｆ　（ｘ）
＝８．５Ｘ１０−８ｘ（ｆ　（ｘ）は第４図２５による
。

）により水素濃度補正信号Δｙに変換され、更に減算子
３５により前記演算器９に入力された水素濃度信号ｙ′
から酸素濃度信号Ｘに対応する水素濃度補正信号Δｙを
差引き、真の水素濃度信号ｙが水素濃度指示計１０に出
力表示される。また、一方の酸素濃度信号は、変換され
ずに酸素濃度指示計１１に出力表示される。

本実施例によれば、水素、酸素、窒素等の主要３成分か
ら構成されるサンプルガス測定系において従来から問題
とされていた熱伝導度型水素計の酸素濃度変化による指
示値の影響を、測定精度の優れた酸素計と酸素濃度補正
用水素濃度信号に変換し減算する演算器とを用いて、信
頼性の高い水素濃度並びに酸素濃度を得ることができる
。

次に１本発明の別の実施例を第８図に基づき説明する。

サンプルガスは入ロ遮断弁］、防塵用フィルタ３６並び
に除湿器３７を介し、流量調整弁３８゜ポンプ３９に到
る。ここで、除湿器３７で発生したドレンは系外へ排出
される。ポンプ３９により加圧されたサンプルガスは背
圧弁４０．緩衝管４１により流量圧力をコントロールさ
れ、第１実施例に示したサンプルガス測定ユニット１３
に供給される。

実施例によれば、流量圧力を制御可能なサンプリングシ
ステムが得られるから第１実施例に示したサンプリング
ガス測定ユニット１３を原子炉排ガス系等の様な塵埃、
湿分を含み、かつ、流量圧力等が絶えず変動する可能性
のあるサンプリング環境下においても使用可能となる。

なお、ここでは、被測定ガスが水素で共存ガスが酸素の
例を示したが、共存ガスとして一酸化炭素や二酸化炭素
ガスがあっても、それぞれに対応する複数個の共存ガス
濃度計を設置し、それぞれ（１］）の影響を減ずれば、真の測定対象ガス濃度が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、サンプルガス測定系統において、特定
の共存ガスの影響を排する高精度並びに連続測定性に優
れたガス濃度測定装置が得られるので、排ガス系の水素
酸素濃度を始めとする多成分の特定の共存ガス存在下に
おいても、測定対象ガス濃度を前記干渉ガスの影響を排
し求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のガス濃度測定ユニットの配管計
装線図、第２図は熱伝導度型水素計の検出セル正面断面
図、第３図は熱伝導度型水素計の比測定対象ガス濃度変
化時におけるサーミスタ部の温度変化と水素計指示値を
示す図、第４図は酸素濃度変化による熱伝導度型水素計
指示値の影響を示す図、第５図は水素酸素濃度変化によ
る熱伝導度型水素計指示値の影響を示す図、第６図は熱
磁気型酸素計の検出セル正面断面図、第７図は本発明に
使用される演算器の演算回路を示す回路図、第８図は本
発明を排ガス系等の負圧環境下に設置した場合の配管計
装線図である。１・・・入口遮断弁、２・・・流量調整弁、３・・・バ
イパスライン減圧弁、４・・・流量計、５・・・圧力計
、６・・・水素濃度指示発信器、７・・・低流量調整弁
、８・・・酸素濃度指示発信器、９・・・演算器、１０
・・・水素濃度指示計、１１・・・酸素濃度指示計、１
２・・・出口遮断弁、１３・・・ガス濃度測定ユニット
、１４・・・水素濃度検出セル、１５・・・測定サーミ
スタ、１６・・・比較サーミスタ、１７・・・セルブロ
ック、１８〜２４・・・ゼロスパンガス組成、２５・・
・酸素濃度変化による水素計指示値の影響線、２６・・
・酸素濃度０％時の水素計指示値、２７・・・酸素濃度
６０％時の水素計指示値、２８・・・サンプルガス導管
、２９・・・拡散膜、３０・・・セル空洞、３１・・・
永久磁石、３２・・・測定用サーミスタ、３３・・・比
較用サーミスタ、３４・・・増幅子、３５・・・減算子
、３６・・・防塵用フィルタ、３７・・・除湿器、３８
・・・流量調整弁、３９・・・ポンプ、４ｏ・・・背圧
弁、４１・・・緩衝管、４２・・・サンプルガ大供給測
定ユニット。

Claims

【特許請求の範囲】１、共存ガスが存在する環境下に被測定ガスのガス濃度
を測定するガス濃度測定装置において、特定の共存ガス
の影響を受ける測定対象ガス検出器と、測定対象ガス及
び他の共存ガスの影響を受けない前記特定の共存ガス検
出器と、この特定の共存ガス検出器からの濃度信号に基
づき測定対象ガス濃度を見かけ上増加させる量を補正信
号として算出する増幅器とその補正信号を受けて測定対
象ガス濃度信号から減ずる減算器とからなる演算器とに
より構成されたことを特徴とするガス濃度測定装置。２、特許請求の範囲第１項記載のガス濃度測定装置にお
いて、測定対象ガス検出器が測定対象ガスの熱伝導度変
化によりそのガス濃度を求める検出器であることを特徴
とするガス濃度測定装置。３、特許請求の範囲第１項または第２項記載のガス濃度
測定装置において、測定対象ガスが水素であり、特定の
共存ガスが酸素であることを特徴とするガス濃度測定装
置。４、特許請求の範囲第１項または第２項記載のガス濃度
測定装置において、特定の共存ガス成分が複数あり、共
存ガス検出器及び補正信号算出演算器がその種類に応じ
て複数個設置されていることを特徴とするガス濃度測定
装置。