JP3114137B2 - 熱伝導率式ガス濃度分析計 - Google Patents
熱伝導率式ガス濃度分析計Info
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- JP3114137B2 JP3114137B2 JP06066528A JP6652894A JP3114137B2 JP 3114137 B2 JP3114137 B2 JP 3114137B2 JP 06066528 A JP06066528 A JP 06066528A JP 6652894 A JP6652894 A JP 6652894A JP 3114137 B2 JP3114137 B2 JP 3114137B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、試料ガスに含まれる
測定対象ガスの濃度を測定する熱伝導率式ガス濃度分析
計に関するものである。
測定対象ガスの濃度を測定する熱伝導率式ガス濃度分析
計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、石油精製，石油化学，鉄鋼な
どのプラントに使用される熱伝導率式ガス濃度分析計と
して、その要部を図３に示すような熱伝導率式水素濃度
計が用いられている。同図において、１は試料ガス（例
えば、測定対象ガスとしてＨ2ガス、共存ガスとしてＮ
2 ガスを含むガス）の給送通路に配置された第１の測温
抵抗体（ＴＣＤ）、２は熱伝導率が既知のリファレンス
ガスの給送通路に配置された第２の測温抵抗体（ＴＣ
Ｄ）、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、３は比較器、４は定電流源又
は定電圧源であり、ＴＣＤ１，ＴＣＤ２，抵抗Ｒ１，Ｒ
２によりホイートストンブリッジが組まれている。
どのプラントに使用される熱伝導率式ガス濃度分析計と
して、その要部を図３に示すような熱伝導率式水素濃度
計が用いられている。同図において、１は試料ガス（例
えば、測定対象ガスとしてＨ2ガス、共存ガスとしてＮ
2 ガスを含むガス）の給送通路に配置された第１の測温
抵抗体（ＴＣＤ）、２は熱伝導率が既知のリファレンス
ガスの給送通路に配置された第２の測温抵抗体（ＴＣ
Ｄ）、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、３は比較器、４は定電流源又
は定電圧源であり、ＴＣＤ１，ＴＣＤ２，抵抗Ｒ１，Ｒ
２によりホイートストンブリッジが組まれている。
【０００３】この熱伝導率式水素濃度計では、試料ガス
がＴＣＤ１に給送され、その熱伝導率に比例した熱を奪
う。これにより、ＴＣＤ１の発熱温度が変化し、その抵
抗値が変化する。一方、ＴＣＤ２には、リファレンスガ
スが給送されている。この場合、リファレンスガスの熱
伝導率は一定であるから、リファレンスガスによって奪
われる熱も一定であり、ＴＣＤ２の発熱温度は一定とな
り、その抵抗値は一定となる。抵抗Ｒ１とＴＣＤ１との
接続点に生ずる電圧は比較器３の非反転入力へ、抵抗Ｒ
２とＴＣＤ２との接続点に生ずる電圧は比較器３の反転
入力へ与えられる。これにより、試料ガスとリファレン
スガスの熱伝導率の差に比例した抵抗値変化（発熱温度
の差）が、不平衡電圧ΔＶとして検出される。ここで、
リファレンスガスを試料ガスに含まれる共存ガスと同一
成分（Ｎ2 ガス）とすれば、検出される不平衡電圧ΔＶ
に基づいて予め設定されている検量線を参照として、試
料ガスに含まれているＨ2 ガスの濃度を測定することが
できる。
がＴＣＤ１に給送され、その熱伝導率に比例した熱を奪
う。これにより、ＴＣＤ１の発熱温度が変化し、その抵
抗値が変化する。一方、ＴＣＤ２には、リファレンスガ
スが給送されている。この場合、リファレンスガスの熱
伝導率は一定であるから、リファレンスガスによって奪
われる熱も一定であり、ＴＣＤ２の発熱温度は一定とな
り、その抵抗値は一定となる。抵抗Ｒ１とＴＣＤ１との
接続点に生ずる電圧は比較器３の非反転入力へ、抵抗Ｒ
２とＴＣＤ２との接続点に生ずる電圧は比較器３の反転
入力へ与えられる。これにより、試料ガスとリファレン
スガスの熱伝導率の差に比例した抵抗値変化（発熱温度
の差）が、不平衡電圧ΔＶとして検出される。ここで、
リファレンスガスを試料ガスに含まれる共存ガスと同一
成分（Ｎ2 ガス）とすれば、検出される不平衡電圧ΔＶ
に基づいて予め設定されている検量線を参照として、試
料ガスに含まれているＨ2 ガスの濃度を測定することが
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の熱伝導率式ガス濃度分析計では、不平衡電圧
ΔＶと測定対象ガスの濃度との関係を示す検量線を分析
計毎に固有に作成しており、このため多種類の校正ガス
を必要とし、その校正，調整（リニアライズ）に時間を
要するという問題があった。例えば、上述した熱伝導率
式水素濃度計について言えば、濃度（既知濃度）の異な
るＨ2 ガス（共存ガスはＮ2 ガス）を校正ガスとして多
数用意し、これら校正ガスをＴＣＤ１へ給送して不平衡
電圧ΔＶを検出するものとし、この検出された各校正ガ
スの不平衡電圧ΔＶとＨ2 ガス濃度との関係をプロット
して検量線を作成している。ここで、この作成される検
量線は、水素濃度計毎にその装置定数が異なるため、共
通として使用することはできない。このため、水素濃度
計毎に検量線を固有に作成しており、多種類の校正ガス
を必要とし、その校正，調整に時間を要するという問題
が生ずる。
うな従来の熱伝導率式ガス濃度分析計では、不平衡電圧
ΔＶと測定対象ガスの濃度との関係を示す検量線を分析
計毎に固有に作成しており、このため多種類の校正ガス
を必要とし、その校正，調整（リニアライズ）に時間を
要するという問題があった。例えば、上述した熱伝導率
式水素濃度計について言えば、濃度（既知濃度）の異な
るＨ2 ガス（共存ガスはＮ2 ガス）を校正ガスとして多
数用意し、これら校正ガスをＴＣＤ１へ給送して不平衡
電圧ΔＶを検出するものとし、この検出された各校正ガ
スの不平衡電圧ΔＶとＨ2 ガス濃度との関係をプロット
して検量線を作成している。ここで、この作成される検
量線は、水素濃度計毎にその装置定数が異なるため、共
通として使用することはできない。このため、水素濃度
計毎に検量線を固有に作成しており、多種類の校正ガス
を必要とし、その校正，調整に時間を要するという問題
が生ずる。
【０００５】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、固有の検量
線を用いることなく測定対象ガスの濃度を測定すること
ができ、校正，調整に要する時間の短縮化を図ることの
できる熱伝導率式ガス濃度分析計を提供することにあ
る。
なされたもので、その目的とするところは、固有の検量
線を用いることなく測定対象ガスの濃度を測定すること
ができ、校正，調整に要する時間の短縮化を図ることの
できる熱伝導率式ガス濃度分析計を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、試料ガスの給送通路に配置された
測温抵抗体と、この測温抵抗体の温度変化を出力電圧ｖ
の変化として検出し、この検出される出力電圧ｖの変化
に基づいて測温抵抗体へのエネルギーの供給量を制御し
その発熱温度を一定値に保つ制御手段と、この制御手段
によりその発熱温度が一定値に保たれた状態での出力電
圧ｖを固有の装置定数を含む所定の演算式に代入して試
料ガスの熱伝導率を算出する熱伝導率算出手段と、この
熱伝導率算出手段の算出した熱伝導率に基づき、試料ガ
スに含まれる測定対象ガスおよび共存ガスの種類に応じ
て定められている試料ガスの熱伝導率に対する測定対象
ガスの濃度を示す検量線を参照として測定対象ガスの濃
度を導出する濃度導出手段とを備えたものである。ここ
で、熱伝導率算出手段における演算式中の固有の装置定
数は、既知の熱伝導率λ１の第１の校正ガスを測温抵抗
体へ給送して制御手段によりその発熱温度が一定値に保
たれた状態での出力電圧ｖ１を測定し、既知の熱伝導率
λ２（λ１≠λ２）の第２の校正ガスを測温抵抗体へ給
送して制御手段によりその発熱温度が一定値に保たれた
状態での出力電圧ｖ２を測定し、これら測定した出力電
圧ｖ１，ｖ２および熱伝導率λ１，λ２に基づいて定め
ている。
るために、本発明は、試料ガスの給送通路に配置された
測温抵抗体と、この測温抵抗体の温度変化を出力電圧ｖ
の変化として検出し、この検出される出力電圧ｖの変化
に基づいて測温抵抗体へのエネルギーの供給量を制御し
その発熱温度を一定値に保つ制御手段と、この制御手段
によりその発熱温度が一定値に保たれた状態での出力電
圧ｖを固有の装置定数を含む所定の演算式に代入して試
料ガスの熱伝導率を算出する熱伝導率算出手段と、この
熱伝導率算出手段の算出した熱伝導率に基づき、試料ガ
スに含まれる測定対象ガスおよび共存ガスの種類に応じ
て定められている試料ガスの熱伝導率に対する測定対象
ガスの濃度を示す検量線を参照として測定対象ガスの濃
度を導出する濃度導出手段とを備えたものである。ここ
で、熱伝導率算出手段における演算式中の固有の装置定
数は、既知の熱伝導率λ１の第１の校正ガスを測温抵抗
体へ給送して制御手段によりその発熱温度が一定値に保
たれた状態での出力電圧ｖ１を測定し、既知の熱伝導率
λ２（λ１≠λ２）の第２の校正ガスを測温抵抗体へ給
送して制御手段によりその発熱温度が一定値に保たれた
状態での出力電圧ｖ２を測定し、これら測定した出力電
圧ｖ１，ｖ２および熱伝導率λ１，λ２に基づいて定め
ている。
【０００７】
【作用】したがってこの発明によれば、試料ガスを測温
抵抗体へ給送すると、この測温抵抗体の温度変化が出力
電圧ｖの変化として検出され、この検出される出力電圧
ｖの変化に基づいて測温抵抗体へのエネルギーの供給量
が制御され、その発熱温度が一定値に保たれる。そし
て、発熱温度が一定値に保たれた状態での出力電圧ｖが
固有の装置定数を含む所定の演算式に代入され、試料ガ
スの熱伝導率が算出される。この算出された熱伝導率に
基づき、試料ガスに含まれる測定対象ガスおよび共存ガ
スの種類に応じて定められている試料ガスの熱伝導率に
対する測定対象ガスの濃度を示す検量線を参照として、
測定対象ガスの濃度が導出される。この場合、固有のも
のとしては、熱伝導率算出手段における演算式中の装置
定数を、既知の熱伝導率λ１の第１の校正ガスおよび既
知の熱伝導率λ２の第２の校正ガスを測温抵抗体へ給送
して出力電圧ｖ１およびｖ２を測定し、これら測定した
出力電圧ｖ１，ｖ２および熱伝導率λ１，λ２に基づい
て定めてやるのみでよい。
抵抗体へ給送すると、この測温抵抗体の温度変化が出力
電圧ｖの変化として検出され、この検出される出力電圧
ｖの変化に基づいて測温抵抗体へのエネルギーの供給量
が制御され、その発熱温度が一定値に保たれる。そし
て、発熱温度が一定値に保たれた状態での出力電圧ｖが
固有の装置定数を含む所定の演算式に代入され、試料ガ
スの熱伝導率が算出される。この算出された熱伝導率に
基づき、試料ガスに含まれる測定対象ガスおよび共存ガ
スの種類に応じて定められている試料ガスの熱伝導率に
対する測定対象ガスの濃度を示す検量線を参照として、
測定対象ガスの濃度が導出される。この場合、固有のも
のとしては、熱伝導率算出手段における演算式中の装置
定数を、既知の熱伝導率λ１の第１の校正ガスおよび既
知の熱伝導率λ２の第２の校正ガスを測温抵抗体へ給送
して出力電圧ｖ１およびｖ２を測定し、これら測定した
出力電圧ｖ１，ｖ２および熱伝導率λ１，λ２に基づい
て定めてやるのみでよい。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。図１はこの発明に係る熱伝導率式水素濃度計の要部
を示す図である。同図において、１は試料ガス（例え
ば、測定対象ガスとしてＨ2 ガス、共存ガスとしてＮ2
ガスを含むガス）の給送通路に配置された測温抵抗体
（ＴＣＤ）、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は抵抗、３は比較器、４
は熱伝導率算出部、５は濃度導出部、６はＲＯＭであ
り、ＴＣＤ１，抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により恒温槽７内
でホイートストンブリッジが組まれている。
る。図１はこの発明に係る熱伝導率式水素濃度計の要部
を示す図である。同図において、１は試料ガス（例え
ば、測定対象ガスとしてＨ2 ガス、共存ガスとしてＮ2
ガスを含むガス）の給送通路に配置された測温抵抗体
（ＴＣＤ）、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は抵抗、３は比較器、４
は熱伝導率算出部、５は濃度導出部、６はＲＯＭであ
り、ＴＣＤ１，抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により恒温槽７内
でホイートストンブリッジが組まれている。
【０００９】この熱伝導率式水素濃度計では、試料ガス
がＴＣＤ１に給送され、その熱伝導率に比例した熱を奪
う。これにより、ＴＣＤ１の発熱温度ＴRhが変化し、そ
の抵抗値Ｒｈが変化する。抵抗Ｒ１とＴＣＤ１との接続
点に生ずる電圧は出力電圧ｖとして比較器３の反転入力
へ、抵抗Ｒ３とＲ２との接続点に生ずる電圧は比較器３
の非反転入力へ与えられる。これにより、ＴＣＤ１の温
度変化が、出力電圧ｖの変化Δｖとして検出される。比
較器３は、この検出した出力電圧ｖの変化Δｖに基づい
て、ＴＣＤ１へ流れる電流ｉを制御し、ＴＣＤ１の抵抗
値Ｒｈを一定（Ｒｈ＝（Ｒ１×Ｒ２）／Ｒ３）に保つ。
これにより、出力電圧ｖが変化し、ＴＣＤ１の発熱温度
ＴRhが一定に保たれる。
がＴＣＤ１に給送され、その熱伝導率に比例した熱を奪
う。これにより、ＴＣＤ１の発熱温度ＴRhが変化し、そ
の抵抗値Ｒｈが変化する。抵抗Ｒ１とＴＣＤ１との接続
点に生ずる電圧は出力電圧ｖとして比較器３の反転入力
へ、抵抗Ｒ３とＲ２との接続点に生ずる電圧は比較器３
の非反転入力へ与えられる。これにより、ＴＣＤ１の温
度変化が、出力電圧ｖの変化Δｖとして検出される。比
較器３は、この検出した出力電圧ｖの変化Δｖに基づい
て、ＴＣＤ１へ流れる電流ｉを制御し、ＴＣＤ１の抵抗
値Ｒｈを一定（Ｒｈ＝（Ｒ１×Ｒ２）／Ｒ３）に保つ。
これにより、出力電圧ｖが変化し、ＴＣＤ１の発熱温度
ＴRhが一定に保たれる。
【００１０】ＴＣＤ１の発熱温度ＴRhが一定に保たれる
ことは下記（１）式を見ても分かる。すなわち、ＴＣＤ
１は白金薄膜抵抗体であり、その抵抗値Ｒｈは（１）式
で示され、ＴＣＤ１の抵抗値Ｒｈを一定に制御すれば、
同時に発熱温度ＴRhも一定に保たれる。 Ｒｈ＝Ｒｈ20｛１＋α20・（ＴRh−２０）＋β20・（ＴRh−２０）2 ｝ ・・ ・（１） なお、この式において、Ｒｈ20は２０℃におけるＴＣＤ
１の抵抗値（Ω）、α20は２０℃におけるＴＣＤ１の１
次抵抗温度係数、β20は２０℃におけるＴＣＤ１の２次
抵抗温度係数である。
ことは下記（１）式を見ても分かる。すなわち、ＴＣＤ
１は白金薄膜抵抗体であり、その抵抗値Ｒｈは（１）式
で示され、ＴＣＤ１の抵抗値Ｒｈを一定に制御すれば、
同時に発熱温度ＴRhも一定に保たれる。 Ｒｈ＝Ｒｈ20｛１＋α20・（ＴRh−２０）＋β20・（ＴRh−２０）2 ｝ ・・ ・（１） なお、この式において、Ｒｈ20は２０℃におけるＴＣＤ
１の抵抗値（Ω）、α20は２０℃におけるＴＣＤ１の１
次抵抗温度係数、β20は２０℃におけるＴＣＤ１の２次
抵抗温度係数である。
【００１１】ここで、ＴＣＤ１から周囲に伝わる熱量Ｑ
T は、下記（２）式で示される。なお、この式におい
て、ＱG は熱伝導により試料ガスに伝わる熱量、ＱS は
ＴＣＤ１を構築するダイヤフラム（シリコン）および抵
抗パターンを通してシリコン台座に伝わる熱量、ＱC は
対流（強制対流および自然対流）により伝わる熱量、Ｑ
R は輻射により伝わる熱量である。 ＱT ＝ＱG ＋ＱS ＋ＱC ＋ＱR ・・・（２） この熱量ＱT は、さらに、下記（３）式として表現され
る。なお、この式において、ＴRR2 は恒温槽７の温度
（℃）、λｍは試料ガスの熱伝導率（ｗ／ｋ・ｍ）、Ｇ
は装置定数（ｍ）、λsiはダイヤフラムおよび抵抗パタ
ーンの熱伝導率（ｗ／ｋ・ｍ）、ＧS はダイヤフラムお
よび抵抗パターンにおける装置定数（ｍ）である。
T は、下記（２）式で示される。なお、この式におい
て、ＱG は熱伝導により試料ガスに伝わる熱量、ＱS は
ＴＣＤ１を構築するダイヤフラム（シリコン）および抵
抗パターンを通してシリコン台座に伝わる熱量、ＱC は
対流（強制対流および自然対流）により伝わる熱量、Ｑ
R は輻射により伝わる熱量である。 ＱT ＝ＱG ＋ＱS ＋ＱC ＋ＱR ・・・（２） この熱量ＱT は、さらに、下記（３）式として表現され
る。なお、この式において、ＴRR2 は恒温槽７の温度
（℃）、λｍは試料ガスの熱伝導率（ｗ／ｋ・ｍ）、Ｇ
は装置定数（ｍ）、λsiはダイヤフラムおよび抵抗パタ
ーンの熱伝導率（ｗ／ｋ・ｍ）、ＧS はダイヤフラムお
よび抵抗パターンにおける装置定数（ｍ）である。
【００１２】 ＱT ＝（ＴRh−ＴRR2 ）・λｍ・Ｇ＋（ＴRh−ＴRR2 ）・λsi・ＧS ＋ＱC ＋ＱR ・・・（３） この（３）式において、ＧおよびＧS はガス組成によっ
て変化しないし、ＱC，ＱR はＱG ，ＱS に比べて十分
小さな値（または一定値）であり、λsiも一定と考えら
れる。また、ＴRh，ＴRR2 は一定にコントロールされる
ので、上記（３）式はＡ，Ｂを固有の装置定数（運転状
態を含めた形状係数）として、下記（４）式で示され
る。 ＱT ＝Ａ・λｍ＋Ｂ ・・・（４） 一方、ＱT は、 ＱT ＝ｉ2 ・Ｒｈ＝ｖ2 ／Ｒｈ ・・・（５） として表され、ＱT ＝Ａ・λｍ＋Ｂ＝ｖ2 ／Ｒｈより、
試料ガスの熱伝導率λｍは下記（６）式で表されるもの
となる。 λｍ＝（ｖ2 ／Ｒｈ−Ｂ）／Ａ ・・・（６）
て変化しないし、ＱC，ＱR はＱG ，ＱS に比べて十分
小さな値（または一定値）であり、λsiも一定と考えら
れる。また、ＴRh，ＴRR2 は一定にコントロールされる
ので、上記（３）式はＡ，Ｂを固有の装置定数（運転状
態を含めた形状係数）として、下記（４）式で示され
る。 ＱT ＝Ａ・λｍ＋Ｂ ・・・（４） 一方、ＱT は、 ＱT ＝ｉ2 ・Ｒｈ＝ｖ2 ／Ｒｈ ・・・（５） として表され、ＱT ＝Ａ・λｍ＋Ｂ＝ｖ2 ／Ｒｈより、
試料ガスの熱伝導率λｍは下記（６）式で表されるもの
となる。 λｍ＝（ｖ2 ／Ｒｈ−Ｂ）／Ａ ・・・（６）
【００１３】ここで、固有の装置定数Ａ，Ｂが分かれ
ば、出力電圧ｖを上記（６）式に代入することにより、
試料ガスの熱伝導率λｍを求めることができる。そこ
で、本実施例においては、上記（６）式を演算式として
熱伝導率算出部４へ設定する一方、この演算式における
固有の装置定数Ａ，Ｂを次のようにして定めている。す
なわち、熱伝導率が既知の第１の校正ガス（例えば、１
００％Ｎ2 ガス）をＴＣＤ１へ給送して出力電圧ｖ（ｖ
N2＝ｖ１）を測定し、熱伝導率が既知の第２の校正ガス
（例えば、１００％Ｈ2 ガス）をＴＣＤ１へ給送して出
力電圧ｖ（ｖH2＝ｖ２）を測定し、この測定した出力電
圧ｖN2，ｖH2を下記（７）式および（８）式に代入して
固有の装置定数Ａ，Ｂを求め、この求めた装置定数Ａ，
Ｂを熱伝導率算出部４における演算式中の装置定数Ａ，
Ｂとして設定している。
ば、出力電圧ｖを上記（６）式に代入することにより、
試料ガスの熱伝導率λｍを求めることができる。そこ
で、本実施例においては、上記（６）式を演算式として
熱伝導率算出部４へ設定する一方、この演算式における
固有の装置定数Ａ，Ｂを次のようにして定めている。す
なわち、熱伝導率が既知の第１の校正ガス（例えば、１
００％Ｎ2 ガス）をＴＣＤ１へ給送して出力電圧ｖ（ｖ
N2＝ｖ１）を測定し、熱伝導率が既知の第２の校正ガス
（例えば、１００％Ｈ2 ガス）をＴＣＤ１へ給送して出
力電圧ｖ（ｖH2＝ｖ２）を測定し、この測定した出力電
圧ｖN2，ｖH2を下記（７）式および（８）式に代入して
固有の装置定数Ａ，Ｂを求め、この求めた装置定数Ａ，
Ｂを熱伝導率算出部４における演算式中の装置定数Ａ，
Ｂとして設定している。
【００１４】 Ａ＝（ｖN2 2 −ｖH2 2 ）／Ｒｈ・（λN2−λH2） ・・・（７） Ｂ＝（ｖN2 2 ・λH2−ｖH2 2 ・λN2）／Ｒｈ・（λH2−λN2） ・・・（８） なお、この式において、λN2（＝λ１）は１００％Ｎ2
ガスの（ＴRh＋ＴRR2）／２における熱伝導率（ｗ／ｋ
・ｍ）、λH2（＝λ２）は１００％Ｈ2 ガスの（ＴRh＋
ＴRR2 ）／２における熱伝導率（ｗ／ｋ・ｍ）である。
また、上記（７）式および（８）式は、Ａ・λｍ＋Ｂ＝
ｖ2 ／Ｒｈを変形して得られるｖ2 ＝Ｒｈ・Ａ・λｍ＋
Ｒｈ・ＢにｖN2，λN2およびｖH2，λH2を代入して得ら
れる下記（９）および（１０）式の連立方程式を解いて
得られるものである。 ｖN2 2 ＝Ｒｈ・Ａ・λN2＋Ｒｈ・Ｂ ・・・（９） ｖH2 2 ＝Ｒｈ・Ａ・λH2＋Ｒｈ・Ｂ ・・・（１０）
ガスの（ＴRh＋ＴRR2）／２における熱伝導率（ｗ／ｋ
・ｍ）、λH2（＝λ２）は１００％Ｈ2 ガスの（ＴRh＋
ＴRR2 ）／２における熱伝導率（ｗ／ｋ・ｍ）である。
また、上記（７）式および（８）式は、Ａ・λｍ＋Ｂ＝
ｖ2 ／Ｒｈを変形して得られるｖ2 ＝Ｒｈ・Ａ・λｍ＋
Ｒｈ・ＢにｖN2，λN2およびｖH2，λH2を代入して得ら
れる下記（９）および（１０）式の連立方程式を解いて
得られるものである。 ｖN2 2 ＝Ｒｈ・Ａ・λN2＋Ｒｈ・Ｂ ・・・（９） ｖH2 2 ＝Ｒｈ・Ａ・λH2＋Ｒｈ・Ｂ ・・・（１０）
【００１５】一方、本実施例において、ＲＯＭ６には、
試料ガスに含まれる測定対象ガスおよび共存ガスの種類
に応じ分析計全体として共通に定められる検量線が、複
数種類格納されている。すなわち、測定対象ガスをＨ2
とし共存ガスをＮ2 としたときの試料ガスの熱伝導率λ
ｍに対するＨ2 ガスの濃度を示す検量線（図２参照：Ｎ
2 −Ｈ2 検量線）や、測定対象ガスをＨ2 とし共存ガス
をＣＨ4 としたときの試料ガスの熱伝導率λｍに対する
Ｈ2 ガスの濃度を示す検量線（ＣＨ4 −Ｈ2 検量線）
や、測定対象ガスをＨ2 とし共存ガスをＣＯ2 としたと
きの試料ガスの熱伝導率λｍに対するＨ2 ガスの濃度を
示す検量線（ＣＯ2 −Ｈ2 検量線）など、多種類の検量
線が格納されている。これら、検量線は、物理データと
してすでに求められているものもあるが、求められてい
ない場合には実測のうえ作成する。
試料ガスに含まれる測定対象ガスおよび共存ガスの種類
に応じ分析計全体として共通に定められる検量線が、複
数種類格納されている。すなわち、測定対象ガスをＨ2
とし共存ガスをＮ2 としたときの試料ガスの熱伝導率λ
ｍに対するＨ2 ガスの濃度を示す検量線（図２参照：Ｎ
2 −Ｈ2 検量線）や、測定対象ガスをＨ2 とし共存ガス
をＣＨ4 としたときの試料ガスの熱伝導率λｍに対する
Ｈ2 ガスの濃度を示す検量線（ＣＨ4 −Ｈ2 検量線）
や、測定対象ガスをＨ2 とし共存ガスをＣＯ2 としたと
きの試料ガスの熱伝導率λｍに対するＨ2 ガスの濃度を
示す検量線（ＣＯ2 −Ｈ2 検量線）など、多種類の検量
線が格納されている。これら、検量線は、物理データと
してすでに求められているものもあるが、求められてい
ない場合には実測のうえ作成する。
【００１６】また、本実施例において、濃度導出部５
は、試料ガスの構成に応じ、ＲＯＭ６に格納されている
検量線の中から所要の検量線を読み出す。本実施例で
は、測定対象ガスをＨ2 とし共存ガスをＮ2 としている
ので、外部からの指定に応じ、Ｎ2 −Ｈ2 検量線を読み
出す。そして、この読み出したＮ2 −Ｈ2 検量線を参照
として、熱伝導率算出部４にて算出された試料ガスの熱
伝導率λｍに基づき、試料ガスに含まれるＨ2 ガスの濃
度を求め、この濃度を測定濃度値として出力する。
は、試料ガスの構成に応じ、ＲＯＭ６に格納されている
検量線の中から所要の検量線を読み出す。本実施例で
は、測定対象ガスをＨ2 とし共存ガスをＮ2 としている
ので、外部からの指定に応じ、Ｎ2 −Ｈ2 検量線を読み
出す。そして、この読み出したＮ2 −Ｈ2 検量線を参照
として、熱伝導率算出部４にて算出された試料ガスの熱
伝導率λｍに基づき、試料ガスに含まれるＨ2 ガスの濃
度を求め、この濃度を測定濃度値として出力する。
【００１７】なお、本実施例においては、測定対象ガス
を熱伝導率の高いＨ2 としたが、Ｈｅなどの高熱伝導率
のガスとしてもよい。また、これとは逆に、熱伝導率の
低いＣｌ2 などのガスを測定対象ガスとしてもよい。す
なわち、熱伝導率の変化が大きいガスであれば、Ｈ2 と
同様にしてその濃度を測定することが可能である。ま
た、本実施例では、第１の校正ガスを１００％Ｎ2 ガ
ス、第２の校正ガスを１００％Ｈ2 ガスとしたが、熱伝
導率が既知のガスであれば如何なるガスも校正ガスとな
り得る。また、本実施例では、ＲＯＭ６に多種類の検量
線を格納しておくものとしたが、これら検量線は近似式
に置き換えて格納しておくようにしてもよい。
を熱伝導率の高いＨ2 としたが、Ｈｅなどの高熱伝導率
のガスとしてもよい。また、これとは逆に、熱伝導率の
低いＣｌ2 などのガスを測定対象ガスとしてもよい。す
なわち、熱伝導率の変化が大きいガスであれば、Ｈ2 と
同様にしてその濃度を測定することが可能である。ま
た、本実施例では、第１の校正ガスを１００％Ｎ2 ガ
ス、第２の校正ガスを１００％Ｈ2 ガスとしたが、熱伝
導率が既知のガスであれば如何なるガスも校正ガスとな
り得る。また、本実施例では、ＲＯＭ６に多種類の検量
線を格納しておくものとしたが、これら検量線は近似式
に置き換えて格納しておくようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、試料ガスを測温抵抗体へ給送すると、こ
の測温抵抗体の温度変化が出力電圧ｖの変化として検出
され、この検出される出力電圧ｖの変化に基づいて測温
抵抗体へのエネルギーの供給量が制御され、その発熱温
度が一定値に保たれ、発熱温度が一定値に保たれた状態
での出力電圧ｖが固有の装置定数を含む所定の演算式に
代入され、試料ガスの熱伝導率が算出されるものとな
り、この算出された熱伝導率に基づき、試料ガスに含ま
れる測定対象ガスおよび共存ガスの種類に応じて定めら
れている試料ガスの熱伝導率に対する測定対象ガスの濃
度を示す検量線を参照として、測定対象ガスの濃度が導
出されるものとなり、分析計毎に固有の検量線を用いる
ことなく、測定対象ガスの濃度を測定することができ
る。この場合、固有のものとしては、熱伝導率算出手段
における演算式中の装置定数を、既知の熱伝導率λ１の
第１の校正ガスおよび既知の熱伝導率λ２の第２の校正
ガスを測温抵抗体へ給送して出力電圧ｖ１およびｖ２を
測定し、これら測定した出力電圧ｖ１，ｖ２および熱伝
導率λ１，λ２に基づいて定めてやるのみでよいので、
校正，調整に要する時間を従来のものに比して大幅に短
縮することが可能となる。
発明によれば、試料ガスを測温抵抗体へ給送すると、こ
の測温抵抗体の温度変化が出力電圧ｖの変化として検出
され、この検出される出力電圧ｖの変化に基づいて測温
抵抗体へのエネルギーの供給量が制御され、その発熱温
度が一定値に保たれ、発熱温度が一定値に保たれた状態
での出力電圧ｖが固有の装置定数を含む所定の演算式に
代入され、試料ガスの熱伝導率が算出されるものとな
り、この算出された熱伝導率に基づき、試料ガスに含ま
れる測定対象ガスおよび共存ガスの種類に応じて定めら
れている試料ガスの熱伝導率に対する測定対象ガスの濃
度を示す検量線を参照として、測定対象ガスの濃度が導
出されるものとなり、分析計毎に固有の検量線を用いる
ことなく、測定対象ガスの濃度を測定することができ
る。この場合、固有のものとしては、熱伝導率算出手段
における演算式中の装置定数を、既知の熱伝導率λ１の
第１の校正ガスおよび既知の熱伝導率λ２の第２の校正
ガスを測温抵抗体へ給送して出力電圧ｖ１およびｖ２を
測定し、これら測定した出力電圧ｖ１，ｖ２および熱伝
導率λ１，λ２に基づいて定めてやるのみでよいので、
校正，調整に要する時間を従来のものに比して大幅に短
縮することが可能となる。
【図１】 本発明に係る熱伝導率式水素濃度計の要部を
示す図である。
示す図である。
【図２】 この熱伝導率式水素濃度計のＲＯＭに格納さ
れている検量線を例示する図である。
れている検量線を例示する図である。
【図３】 従来の熱伝導率式水素濃度計の要部を示す図
である。
である。
１…測温抵抗体（ＴＣＤ）、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗、
３…比較器、４…熱伝導率算出部、５…濃度導出部、６
…ＲＯＭ、７…恒温槽。
３…比較器、４…熱伝導率算出部、５…濃度導出部、６
…ＲＯＭ、７…恒温槽。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/18 G01N 25/18
Claims (1)
- 【請求項１】 試料ガスの給送通路に配置された測温抵
抗体と、 この測温抵抗体の温度変化を出力電圧ｖの変化として検
出し、この検出される出力電圧ｖの変化に基づいて前記
測温抵抗体へのエネルギーの供給量を制御しその発熱温
度を一定値に保つ制御手段と、 この制御手段によりその発熱温度が一定値に保たれた状
態での出力電圧ｖを固有の装置定数を含む所定の演算式
に代入して前記試料ガスの熱伝導率を算出する熱伝導率
算出手段と、 この熱伝導率算出手段の算出した熱伝導率に基づき、試
料ガスに含まれる測定対象ガスおよび共存ガスの種類に
応じて定められている試料ガスの熱伝導率に対する測定
対象ガスの濃度を示す検量線を参照として測定対象ガス
の濃度を導出する濃度導出手段とを 備え、前記熱伝導率算出手段における演算式中の前記固有の装
置定数は、 既知の熱伝導率λ１の第１の校正ガスを前記
測温抵抗体へ給送して前記制御手段によりその発熱温度
が一定値に保たれた状態での出力電圧ｖ１を測定し、既
知の熱伝導率λ２（λ１≠λ２）の第２の校正ガスを前
記測温抵抗体へ給送して前記制御手段によりその発熱温
度が一定値に保たれた状態での出力電圧ｖ２を測定し、
これら測定した出力電圧ｖ１，ｖ２および前記熱伝導率
λ１，λ２に基づいて定められていることを特徴とする
熱伝導率式ガス濃度分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06066528A JP3114137B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 熱伝導率式ガス濃度分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06066528A JP3114137B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 熱伝導率式ガス濃度分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248304A JPH07248304A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3114137B2 true JP3114137B2 (ja) | 2000-12-04 |
Family
ID=13318472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06066528A Expired - Lifetime JP3114137B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 熱伝導率式ガス濃度分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3114137B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0646494U (ja) * | 1992-12-03 | 1994-06-28 | 弘 月見里 | 蒸気煮沸釜 |
| JP2007248220A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Yamatake Corp | 熱伝導率測定方法とその装置およびガス成分比率測定装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11193901B2 (en) * | 2016-11-29 | 2021-12-07 | Eko Instruments Co., Ltd. | Thermal conductivity measuring device, thermal conductivity measuring method and vacuum evaluation device |
| EP3521816A1 (fr) * | 2018-02-06 | 2019-08-07 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Méthode de contrôle sur site de la qualité des gaz livrés sur un site industriel consommateur utilisant la technique de la conductivité thermique |
| JP7127580B2 (ja) * | 2019-02-28 | 2022-08-30 | オムロン株式会社 | 酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定方法 |
| CN113866070A (zh) * | 2021-11-19 | 2021-12-31 | 郑州大学 | 一种用于测量大孔材料微小表面积的装置和方法 |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP06066528A patent/JP3114137B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0646494U (ja) * | 1992-12-03 | 1994-06-28 | 弘 月見里 | 蒸気煮沸釜 |
| JP2007248220A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Yamatake Corp | 熱伝導率測定方法とその装置およびガス成分比率測定装置 |
| JP4505842B2 (ja) * | 2006-03-15 | 2010-07-21 | 株式会社山武 | 熱伝導率測定方法とその装置およびガス成分比率測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07248304A (ja) | 1995-09-26 |
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