JPH01221647A

JPH01221647A - 水分測定装置

Info

Publication number: JPH01221647A
Application number: JP4729688A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tawara; 修田原; Akira Kojima; 小嶋　明
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-05
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JP2526972B2

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】（イ）産業上の利用分野この発明は水分測定装置に関する。さらに詳しくは、プ
ロセスガス、排気ガス、ガスボンベ中のガス等の種々の
ガス中の水分量、ことに微量水分量の測定に有用な水分
測定装置に関する。

（ロ）従来の技術従来から、気体中の水分測定に、高分子電解質を感湿膜
として有するいわゆる水分センサ（あるいは湿度センサ
）を用いる方法が知られている。

このような水分センサを用いた水分測定は他の手法に比
してガス中の水分の連続分野に適する方法である。しか
し、このセンサを測定ガス流中に長時間接触させると、
その感湿膜の表面のみならず、内部まで測定ガス中の水
分が侵入して、測定ガス濃度の変動に対して応答の遅れ
が生じたり、別の試料測定に切換える際の乾燥ガス（セ
ンサ初期化用ガス）導入時に侵入水分が迅速に脱離し難
く初期化に長時間を要するという実使用上の支障が生じ
る。

そこで、かかる水分センサを用いる水分測定においては
、乾燥ガスと試料ガスとを比較的短い周期で交互に水分
センサに接触させ、この時に得られる間欠的な多数の水
分検知ピークの高さや面積に基づいて試料ガス中の水分
量を定量する方法（間欠法）も行われている。そして、
このような間欠測定を行う水分測定装置として、水分セ
ンサを内蔵した水分測定セルに、２本のガス流路を切換
可能に接続し、その一方を試料ガス流路とし、他方には
除湿器を介設して乾燥ガス調製流路を構成したものが用
いられている。

このような装置において重要なことは、乾燥ガス調製流
路における除湿器の除湿能が優れており、測定水分量範
囲に対して大きなバックグラウンドを生じないような充
分に乾燥したガスを連続的に供給できることである。そ
こで種々の除湿器の適用が考えられるが、ことに０．ｌ
ｐｐｍのオーダ又はそれ以下の微量水分測定の場合には
、水吸収率の優れたモレキュラーシーブを除湿剤として
充填した除湿器が用いられていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、上記モレキュラーシープを用いた除湿器
は、比較的短期間でその水分吸収能を失活する性質を有
すると共にその再生が困難であってしばしば交換する必
要があり、その適切な交換時期を判断するのも困難であ
るという問題があった。

そのため、除湿器を用いずに、液体窒素を用いてこれか
ら発生する純窒素ガスを乾燥ガスとじて測定セル内に導
入できるように構成することも考えられるが、取扱いや
装置構成が複雑化して実用化には無理があった。

この発明は、かかる状況下なされたものであり、ことに
、高品質の乾燥ガスを効率良く長期間連続Ｃて調製供給
できかつ除湿能の再生も適宜行える乾燥ガス調製流路を
備えた水分測定装置を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段この発明は、上記課題を解決すべく、乾燥ガス調製流路
における除湿手段として、ゲッターを充填した通気可能
なカラムとこのカラムの加熱手段とを組合せて用いたも
のである。

この発明に用いるゲッターとは、気体分子を表面に吸着
又は捕促して気相から排除する作用を有する物質を意味
し、いわゆる接触ゲッターを用いるのが適している。か
かるゲッターとしては、具体的には、チタン、タンタル
、ジルコニウム、バナジウム等の金属やこれらの合金あ
るいは金属間化合物が挙げられ、通常Ｚｒ−Ｆｅ合金、
Ｚｒ−ｒｅ−Ｖ合金等のジルコニウム系合金を用いるの
が好ましい。

この発明で用いるゲッター充填カラムは、上記ゲッター
の粉末、粒状物またはこれらのベレット状集合物などを
、カラム容器内に充填保持することにより得られる。通
気性をできるだけ阻害しないように、ベレット状のゲッ
ターを充填するのが好ましい。

この発明における加熱手段は、上記ゲッター充填カラム
の初期設定や再生のために役立つものである。従って、
この加熱手段は、少なくとも水分を吸着あるいは取込ん
だゲッターから水分を脱着できるに足る温度以上に加熱
できるものが用いられ、通常、約４５０℃以上に加熱で
きる容量を有する高温加熱手段が適している。

なお、この発明において２つのガス流路は、試料ガス供
給部から水分測定セルへ分岐状に並設して構成するのが
、装置構成上及び干渉成分の影響防止の点で好ましい。

また用いる水分センサは、圧電式、抵抗検知式、静電容
量検知式等のいずれであってもよい。

（ホ）作用乾燥ガス調製流路のカラム内のゲッターは、通過するガ
ス中の水分を効率良く吸着又は捕促して乾燥ガスに変換
するよう作用する。また、加熱手段は、水分が吸着又は
捕促したゲッターからこれらの、水分を脱離して再生や
初期化するよう作用する。

（へ）実施例第１図に示すｌは、この発明の水分測定装置の一実施例
を示すものである。図において水分測定装置ｌは、ポン
プ等を備えた試料ガス供給部２か　　。

ら流路切換弁６を介して分岐状に水分測定セル３へ接続
される２本のガス流路４，５から基本構成されてなる。

そして、その一方の流路５の途中には、抵抗式の高温加
熱器ＩＩが付設されたゲッター充填カラム９が介設され
ている。ここでゲッター充填カラム９はステンレス製筒
状カラム（２５０Ｒ１１φＸ　６０Ｑｘｉ）内に、Ｚｒ
−Ｆｅ合金（Ｚｒ約７５％）粉末を圧縮加工して成形し
たベレットｔｏ（？ｉ１約５ＲＲ）を充填し、金属金網
で保持固定したものである。

また、上記ガス流路４．５の下流には電磁バルブ７．８
が設けられており、１２は温度制御部を示すものである
。

一方、水分測定セル３には、水晶発振子式水分センサが
内蔵され、流量計１４を有するガス排出路１３が接続さ
れてなる。

なお、図中、１５は水分センサを内蔵し乾燥窒素ガスを
封入した比較セルを示すものであり、水分測定セル３中
の水分センサの発振周波数と比較セル１５中の水分セン
サの発振周波数（基準９ＭＨｚ）との出力差は差動アン
プ１６で検知され、この信号が周波数カウンタ１７、演
算記憶器１８を通じて水分出力としてアナログレコーダ
１９やディジタル表示器２０に表示されるよう構成され
ている。

かかる水分測定装置ｌにおいて、測定時には試料ガス供
給部２から供給されるガスは切換弁６及び電磁弁７．８
からなる切換手段によって所定周期で交互にガス流路４
又は５を通じてセル３内へ導入される。ここでガス流路
５が選択された際に、試料ガスは、未加熱状態のゲッタ
ー充填カラム９に導入されるが、そこで試料ガス中の水
分は、水原子又は原子状酸素と水素の状態でゲッター表
面に吸着又は捕捉除去されるため、該カラム９を通　　
　　　過することにより乾燥ガスが連続生成し、これが
水分測定セル３へ移送されることとなる。そして、この
ゲッターの除湿能はモレキュラーシーブに比して長寿命
であり、かつ水分を捕捉した状態でモレキュラーシーブ
のように水分をＨｔＯとして脱離するような加湿作用を
示さないため、高品質の乾燥ガスを長期間連続供給でき
ることとなる。また、除湿能が飽和した際には、加熱手
段による加熱により水分等を簡便に脱離して再生するこ
とが可能となる。

なお、上記ゲッター充填カラムの除湿能を調べるために
、まず、ゲッター充填カラムを加熱手段により４５０℃
で２４時間加熱処理（前処理）した後、室温迄冷却し、
この状態でモレキュラーシーブ３Ａで乾燥処理した微量
水分含有ガス（水分０、Ｏ２ｐｐｍ含有）を試験ガスと
してガス流路５に２０時間、４００ｘＱ１分で流し、こ
の状態で次いで約４５時間、４５０℃で加熱し、さらに
約５５時間室温に保持した。この際に得られた処理ガス
中の検出水分濃度を第２図に示した。このようにゲッタ
ーカラムにより温度の悪影響なく安定な乾燥ガス（検出
水分は０．０１ｐｐｍ以下）が連続して調製できろこと
が確認された。

なお、上記水分測定装置ｌを用いて、所定の水分含有ガ
ス（ｌｏｐｐｍ）について３分周期の間欠法により水分
測定を行った際の出力結果を第３図に示した。このよう
仲、ゲッター充填カラムを用いた場合にも、間欠法によ
って微量水分の測定が良好に行えることが判る。ただし
、間欠法に限らず流路切換により水分を測定する種々の
方法に用いることができる。

（ト）発明の効果この発明の水分測定装置によれば、高品質の乾燥ガスを
効率良く長期間連続又は断続的に調製供給できるため、
ことに間欠測定用の装置として有用であり、とくに微量
の水分の測定に有用である。

そして、加熱により容易に再生できると共に、−旦吸着
した水分を水の形態で脱離し難い特性を有するため、乾
燥ガスの品質も長期間に亘って安定。

しているという利点も有し、また除湿手段がカラムから
なるため、装置構成ら簡便であるという利点を備えたも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の水分測定装置ｌを示す
構成説明図、第２図は、同じくゲッター充填カラムの除
湿能を例示するためのグラフ図、第３図は、同じく間欠
法による水分測定に供した際の出力結果を示すグラフ図
である。１・・・・・・水分測定装置、２・・・・・・試料ガス供給部、３・・・・・・水分測定セル、４．５・・・・・・ガス
流路、６・・・・・・流路切換弁、　７．８・・・・・
・電磁バルブ、９・・・・・・ゲッター充填カラム、１０・・・・・・ペレット、　　　！１・・・・・・高
温加熱器、１２・・・・・・温度制御部、　　１３・・
・・・・ガス排出路、１４・・・・−・流量計、　　　
　１５・・・・・・比較セル、！６・・・・・・差動ア
ンプ、１７・・・・・・周波数カウンタ、１８・・・・・・演算記憶器、１９・・・・・・アナログレコーダ、２０・・・・・・ディジタル表示器。第２図：第　３　図ｙｔ間（秒）

Claims

【特許請求の範囲】１、水分センサを内蔵した水分測定セルに接続構成され
る２つのガス流路と、このガス流路を切換選択しうる流
路切換手段を備え、上記ガス流路の一方に、ゲッターを充填した通気可能な
カラムを介設しかつこのカラムに加熱手段を付設して、
乾燥ガス調製流路を構成したことを特徴とする水分測定
装置。