(57)【要約】【課題】安価かつ小型の構成でノイズによる影響を極力除去し、サンプルガスに対する酸素濃度の検出感度を向上させるような磁気式酸素分析計を提供する。【解決手段】測定用センサユニット３００は、瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを測定用流量センサ１１４へ流す測定側補助ガスバッファスペース１１５および基準側補助ガスバッファスペース１１６と、流路体積を調整する測定側補助ガス絞り調整機構１１７および基準側補助ガス絞り調整機構１１８と、を備える磁気式酸素分析計１とした。【選択図】図１
2017026410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル流路と、
前記サンプル流路の両端に形成されたサンプルガス流入口およびサンプルガス流出口と、
補助ガスが供給される補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる測定側補助ガス供給流路および基準側補助ガス供給流路と、
前記測定側補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる測定側補助ガス検出用流路および測定側補助ガス流路と、
前記基準側補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる基準側補助ガス検出用流路および基準側補助ガス流路と、
前記サンプルガス流出口側の前記サンプル流路に互いに対向して設けられて補助ガスを流出させる前記測定側補助ガス流路の測定側補助ガス流出口および前記基準側補助ガス流路の基準側補助ガス流出口と、
前記測定側補助ガス検出用流路および前記基準側補助ガス検出用流路の両側から補助ガスが流入する測定用流量センサが両方の補助ガスの差の流量に応じた検出信号を出力する測定用センサユニットと、
を備え、前記測定側補助ガス流出口の近くの前記サンプル流路に形成した磁界領域へ酸素分子を引き付けたときの磁気圧力の上昇により生じる前記測定側補助ガス検出用流路および前記測定側補助ガス流路の流量変化を前記測定用センサユニットが検出することによって、前記サンプルガスの酸素濃度を分析する磁気式酸素分析計において、
前記測定用センサユニットは、
前記測定側補助ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを前記測定用流量センサへ流す測定側補助ガスバッファスペースと、
前記基準側補助ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを前記測定用流量センサへ流す基準側補助ガスバッファスペースと、
前記測定側補助ガス検出用流路の流路体積を調整する測定側補助ガス絞り調整機構と、
前記基準側補助ガス検出用流路の流路体積を調整する基準側補助ガス絞り調整機構と、
を備えることを特徴とする磁気式酸素分析計。
【請求項２】
サンプル流路と、
前記サンプル流路の両端に形成されたサンプルガス流入口およびサンプルガス流出口と、
補助ガスが供給される補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる測定側補助ガス供給流路および基準側補助ガス供給流路と、
前記測定側補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる測定側補助ガス検出用流路および測定側補助ガス流路と、
前記基準側補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる基準側補助ガス検出用流路および基準側補助ガス流路と、
前記サンプルガス流出口側の前記サンプル流路に互いに対向して設けられて補助ガスを流出させる前記測定側補助ガス流路の測定側補助ガス流出口および前記基準側補助ガス流路の基準側補助ガス流出口と、
前記測定側補助ガス検出用流路および前記基準側補助ガス検出用流路の両側から補助ガスが流入する測定用流量センサが両方の補助ガスの差の流量に応じた検出信号を出力する測定用センサユニットと、
を備え、前記測定側補助ガス流出口の近くの前記サンプル流路に形成した磁界領域へ酸素分子を引き付けたときの磁気圧力の上昇により生じる前記測定側補助ガス検出用流路および前記測定側補助ガス流路の流量変化を前記測定用センサユニットが検出することによって、前記サンプルガスの酸素濃度を分析する磁気式酸素分析計において、
前記測定用センサユニットと同一形状であって、一端で連通する測定側補償ガス検出用流路および基準側補償ガス検出用流路を有し、前記測定側補償ガス検出用流路および前記基準側補償ガス検出用流路の他端から補償ガスが流入する補償用流量センサが両方の補償ガスの差の流量に応じた検出信号を出力する補償用センサユニットを備えることを特徴とする磁気式酸素分析計。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気式酸素分析計において、
前記測定用センサユニットは、
前記測定側補助ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを前記測定用流量センサへ流す測定側補助ガスバッファスペースと、
前記基準側補助ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを前記測定用流量センサへ流す基準側補助ガスバッファスペースと、
を備え、また、前記補償用センサユニットは、
前記測定側補償ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補償ガスを前記補償用流量センサへ流す測定側補償ガスバッファスペースと、
前記基準側補償ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補償ガスを前記補償用流量センサへ流す基準側補償ガスバッファスペースと、
を備えることを特徴とする磁気式酸素分析計。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の磁気式酸素分析計において、
前記測定用センサユニットは、
前記測定側補助ガス検出用流路の流路体積を調整する測定側補助ガス絞り調整機構と、
前記基準側補助ガス検出用流路の流路体積を調整する基準側補助ガス絞り調整機構と、
を備え、また、前記補償用センサユニットは、
前記測定側補償ガス検出用流路の流路体積を調整する測定側補償ガス絞り調整機構と、
前記基準側補償ガス検出用流路の流路体積を調整する基準側補償ガス絞り調整機構と、
を備えることを特徴とする磁気式酸素分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルガスに含まれる酸素ガスの濃度を測定する磁気式酸素分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気式酸素分析計は、酸素分子が磁力に吸引される性質を利用してサンプルガスに含まれる酸素ガスの濃度を測定する装置である。このような磁気式酸素分析計の先行技術について図を参照しつつ説明する。
【０００３】
まず、磁気式酸素分析計の測定原理について、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照しつつ説明する（特許文献１の図３）。図４（ａ）は、酸素分子を含むガス中に磁界を発生させる手段（磁石）を配置したときの酸素分子と磁界の関係を示す。図４（ｂ）に示すように、磁界が強く、且つその強さが変化しているところ（不均一の磁界になっている磁極の端部）に酸素分子を引き付ける力が作用し、酸素分子が磁界中を移動する。さらに磁極の端部で右向きの力と左向きの力が押し合ってバランスし、酸素分子は磁界の影響を受けて引き付けられ、磁界（磁石のギャップ）内へ移動する。これにより、図４（ｃ）に示すように、磁界内では、引き付けられた酸素分子の圧力（濃度）が磁界の外と比較して高くなる。
【０００４】
上述した測定原理を採用した先行技術の磁気式酸素分析計を図５に示す。この先行技術の磁気式酸素分析計は、サンプルガスが流れるサンプルセル１００と、サンプルガスに含まれている酸素ガスの濃度を検出するための検出信号を出力する検出回路２００と、を備えている。
【０００５】
セル本体１０１の内部にサンプル流路１０２を備える。そして、このサンプル流路１０２の軸方向の一端側に連通して設けられて外部プロセスからサンプルガスが流入するサンプルガス流入口１０３と、このサンプルガス流入口１０３の反対側であってサンプル流路１０２の軸方向の他端側に連通して設けられたサンプルガス流出口１０４とを備える。
【０００６】
補助ガスを供給する補助ガス供給流路１０５は、測定側補助ガス供給流路１０６および基準側補助ガス供給流路１０７に分岐点Ｐ０で連通する。
また、測定側補助ガス供給流路１０６は、測定側補助ガス流路１０８および測定側補助ガス検出用流路１１２に分岐点Ｐ１で連通する。
また、基準側補助ガス供給流路１０７は、基準側補助ガス流路１０９および基準側補助ガス検出用流路１１３に分岐点Ｐ２で連通する。
【０００７】
測定側補助ガス流路１０８の測定側補助ガス流出口１１０がサンプルガス流出口１０４の付近でサンプル流路１０２と連通する。また、基準側補助ガス流路１０９の基準側補助ガス流出口１１１がサンプルガス流出口１０４の付近でサンプル流路１０２と連通する。これら測定側補助ガス流出口１１０および基準側補助ガス流出口１１１は、サンプル流路１０２の流れ方向に直交する方向であって、互いに対向するように配置されている。
【０００８】
また、測定側補助ガス流出口１１０の付近のサンプル流路１０２に磁界領域Ｍｆを形成するポールピース（不図示）を備える。
【０００９】
測定側補助ガス供給流路１０６および測定側補助ガス流路１０８により形成される流路は、基準側補助ガス供給流路１０７および基準側補助ガス流路１０９により形成される流路と等距離であり、補助ガス供給流路１０５に流れてきた補助ガスを分流して測定側補助ガス流出口１１０および基準側補助ガス流出口１１１からサンプル流路１０２に同一流量で供給する。
【００１０】
そして測定側補助ガス供給流路１０６および測定側補助ガス検出用流路１１２により形成される流路は、基準側補助ガス供給流路１０７および基準側補助ガス検出用流路１１３により形成される流路と等距離であり、補助ガス供給流路１０５に流れてきた補助ガスを分流して測定用流量センサ１１４の両端に同一流量で供給する。この測定用流量センサ１１４は熱型流量センサ（マスフローセンサ）であり、検出回路２００に接続されている。
【００１１】
検出回路２００は、測定側補助ガス検出用流路１１２と基準側補助ガス検出用流路１１３との間の補助ガスの流れの増減に基づく信号を、測定用流量センサ１１４から受信して増幅することで、サンプルガス中の酸素ガスの量（酸素濃度）を測定する。
【００１２】
このような従来技術の磁気式酸素分析計では、サンプルガス流入口１０３から流入するサンプルガスＦ１は、サンプルガスＦ１１やＦ１２というように、サンプル流路１０２全体を流通したのち、サンプルガス流出口１０４から流出される。
【００１３】
また、補助ガス供給流路１０５から供給された補助ガスは、分岐点Ｐ０で測定側補助ガス供給流路１０６および基準側補助ガス供給流路１０７の二方向に分流し、さらに分岐点Ｐ１，Ｐ２で二方向に分流する。
【００１４】
このうち、分岐点Ｐ１，Ｐ２から測定側補助ガス流路１０８や基準側補助ガス流路１０９をそれぞれ経由する補助ガスは、その後、測定側補助ガス流出口１１０や基準側補助ガス流出口１１１から補助ガスＦ２１，Ｆ２２として流出する。補助ガスＦ２１，Ｆ２２は、サンプル流路１０２を流れるサンプルガスＦ１１，Ｆ１２と合流する。この合流したサンプルガスＦ１と補助ガスＦ２がサンプルガス流出口１０４へ流れる。
【００１５】
また、分岐点Ｐ１，Ｐ２から測定側補助ガス検出用流路１１２および基準側補助ガス検出用流路１１３を経由する補助ガスにより、測定用流量センサ１１４で流量が測定される。ここで、二箇所の分岐点Ｐ１，Ｐ２で圧力が同じであるならば、測定側補助ガス検出用流路１１２や基準側補助ガス検出用流路１１３に補助ガスが流れないため、流量が測定されないことになる。
【００１６】
このサンプルセル１００では、サンプルガスの流れに対して垂直（例えば図５の紙面に対して垂直に裏表に向かう方向）であって測定側補助ガス流出口１１０の付近で磁界が印加されており、磁界領域Ｍｆが形成されている。他方の基準側補助ガス流出口１１１の近傍には磁界は印加されておらず、磁界領域は形成されていない。
【００１７】
上記のように酸素（常磁性の気体）は磁界の強い方に引き付けられ、その部分の圧力が上昇するという性質がある。サンプルガス中に酸素分子が含まれていない場合、サンプルガスＦ１１が磁界領域Ｍｆを流れても酸素分子は引き寄せられず、圧力は上昇しない。したがって、測定側補助ガス流路１０８および基準側補助ガス流路１０９のそれぞれから補助ガスＦ２１，Ｆ２２が流出する際の流体抵抗は同じになるため、二箇所の分岐点Ｐ１，Ｐ２で圧力が同じになり、測定用流量センサ１１４には補助ガスの流量変化が生じない。このため、検出回路２００の出力は零になる。この出力が零のときは酸素がないものと検出する。
【００１８】
一方、サンプルガス中に酸素分子が含まれている場合、磁界領域ＭｆにサンプルガスＦ１１が流れると、測定側補助ガス流出口１１０付近で酸素分子が引き付けられ、酸素の凝集圧により圧力が上昇する。そのため、測定側補助ガス流出口１１０からサンプル流路１０２へ補助ガスＦ２１が流出する際の流体抵抗が増大し、流出量が減少する。逆に基準側補助ガス流出口１１１の付近では磁界領域Ｍｆが印加されていないため補助ガスＦ２２が流出する際の流体抵抗は増大しない。補助ガスＦ２１，Ｆ２２が流出する際の流体抵抗が異なり、図５で示す分岐点Ｐ２の圧力よりも分岐点Ｐ１の圧力が高くなる。
【００１９】
これにより、測定側補助ガス供給流路１０６および基準側補助ガス供給流路１０７に分岐点Ｐ０で、分岐する際の分流比が変化し、測定側補助ガス供給流路１０６から測定側補助ガス検出用流路１１２を流れる補助ガスの流量と、基準側補助ガス供給流路１０７から基準側補助ガス検出用流路１１３を流れる補助ガスの流量に差が生じ、測定側補助ガス検出用流路１１２から基準側補助ガス検出用流路１１３へ補助ガスが流れ、測定用流量センサ１１４には補助ガスの流量の変化が生じる。検出回路２００はこの変化を検出して出力する。この出力の変化があるときは酸素があることが検出される。また、変化量の大きさに基づいて濃度が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００４−３２５０９８（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
酸素ガスが磁界領域Ｍｆへ吸引されることに伴ってサンプル流路１０２でガス膨張が生じる。そして、測定側補助ガス流路１０８および測定側補助ガス検出用流路１１２や基準側補助ガス流路１０９および基準側補助ガス検出用流路１１３は、このガス膨張に伴うマスフローを伝達する。このようなサンプルガスの変化により、補助ガスの圧力や流量が変化する。
【００２２】
また、外部プロセスからサンプル流路１０２へ流入するサンプルガスも一定圧力の静的なガスではなく、圧力や流量が振動的に変化するような動的なガスである。このようなサンプルガスの変化により、やはり補助ガスの圧力や流量が変化する。
【００２３】
さらに、磁気式酸素分析計が受ける機械的な振動によりサンプルガスや補助ガスへ振動が伝わって圧力や流量を変化させることもある。
【００２４】
そこで、磁気式酸素分析計では、測定用流量センサ１１４とセル本体１０１を接続する測定側補助ガス流路１０８や測定側補助ガス検出用流路１１２、および、基準側補助ガス流路１０９や基準側補助ガス検出用流路１１３を対称構造としており、上記のような補助ガスの圧力や流量の変化を測定用センサユニット１１４の両側でほとんど同じとなるよう流入させて変化を相殺している。
【００２５】
加えて、先行技術の磁気式酸素分析計では、このような補助ガスの圧力や流量の変化に伴うノイズによる影響を受けても、最低測定レンジとしては０−２％から１％程度の濃度測定が一般的であってノイズの影響が軽微であり、検出に問題は生じていなかった。
【００２６】
しかしながら、１％以下の低濃度域を測定するためには、センサ等の高感度化に伴うＳ／Ｎ確保だけでなく、サンプルガスや補助ガスの圧力や流れの振動が起こすノイズの影響をさらに低減する必要性が知見された。これらサンプルガスや補助ガスの圧力や流れの振動が起こすノイズの影響に配慮した磁気式酸素分析計を提供するという課題については着目されていなかった。
【００２７】
また、上記のように測定側補助ガス流路１０８や測定側補助ガス検出用流路１１２、および、基準側補助ガス流路１０９や基準側補助ガス検出用流路１１３を対称構造としたとき、測定用流量センサ１１４で検出されるノイズ成分の相殺が見込める。
【００２８】
しかしながら、加工上のバラツキや、組立時の接着剤の塗布など、流路を非対称にする要因があり、部品の加工精度を向上させても組立後の流路体積は完全に対称にならないという課題が知見された。この機械的要因による流路体積の非対称性が起こすノイズの影響に配慮した磁気式酸素分析計を提供するという課題については着目されていなかった。
【００２９】
そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価かつ小型の構成でノイズによる影響を極力除去し、サンプルガスに対する酸素濃度の検出感度を向上させるような磁気式酸素分析計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の請求項１に係る磁気式酸素分析計は、
サンプル流路と、
前記サンプル流路の両端に形成されたサンプルガス流入口およびサンプルガス流出口と、
補助ガスが供給される補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる測定側補助ガス供給流路および基準側補助ガス供給流路と、
前記測定側補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる測定側補助ガス検出用流路および測定側補助ガス流路と、
前記基準側補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる基準側補助ガス検出用流路および基準側補助ガス流路と、
前記サンプルガス流出口側の前記サンプル流路に互いに対向して設けられて補助ガスを流出させる前記測定側補助ガス流路の測定側補助ガス流出口および前記基準側補助ガス流路の基準側補助ガス流出口と、
前記測定側補助ガス検出用流路および前記基準側補助ガス検出用流路の両側から補助ガスが流入する測定用流量センサが両方の補助ガスの差の流量に応じた検出信号を出力する測定用センサユニットと、
を備え、前記測定側補助ガス流出口の近くの前記サンプル流路に形成した磁界領域へ酸素分子を引き付けたときの磁気圧力の上昇により生じる前記測定側補助ガス検出用流路および前記測定側補助ガス流路の流量変化を前記測定用センサユニットが検出することによって、前記サンプルガスの酸素濃度を分析する磁気式酸素分析計において、
前記測定用センサユニットは、
前記測定側補助ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを前記測定用流量センサへ流す測定側補助ガスバッファスペースと、
前記基準側補助ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを前記測定用流量センサへ流す基準側補助ガスバッファスペースと、
前記測定側補助ガス検出用流路の流路体積を調整する測定側補助ガス絞り調整機構と、
前記基準側補助ガス検出用流路の流路体積を調整する基準側補助ガス絞り調整機構と、
を備えることを特徴とする磁気式酸素分析計とした。
【００３１】
また、本発明の請求項２に係る磁気式酸素分析計は、
サンプル流路と、
前記サンプル流路の両端に形成されたサンプルガス流入口およびサンプルガス流出口と、
補助ガスが供給される補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる測定側補助ガス供給流路および基準側補助ガス供給流路と、
前記測定側補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる測定側補助ガス検出用流路および測定側補助ガス流路と、
前記基準側補助ガス供給流路から分岐して補助ガスが流れる基準側補助ガス検出用流路および基準側補助ガス流路と、
前記サンプルガス流出口側の前記サンプル流路に互いに対向して設けられて補助ガスを流出させる前記測定側補助ガス流路の測定側補助ガス流出口および前記基準側補助ガス流路の基準側補助ガス流出口と、
前記測定側補助ガス検出用流路および前記基準側補助ガス検出用流路の両側から補助ガスが流入する測定用流量センサが両方の補助ガスの差の流量に応じた検出信号を出力する測定用センサユニットと、
を備え、前記測定側補助ガス流出口の近くの前記サンプル流路に形成した磁界領域へ酸素分子を引き付けたときの磁気圧力の上昇により生じる前記測定側補助ガス検出用流路および前記測定側補助ガス流路の流量変化を前記測定用センサユニットが検出することによって、前記サンプルガスの酸素濃度を分析する磁気式酸素分析計において、
前記測定用センサユニットと同一形状であって、一端で連通する測定側補償ガス検出用流路および基準側補償ガス検出用流路を有し、前記測定側補償ガス検出用流路および前記基準側補償ガス検出用流路の他端から補償ガスが流入する補償用流量センサが両方の補償ガスの差の流量に応じた検出信号を出力する補償用センサユニットを備えることを特徴とする磁気式酸素分析計とした。
【００３２】
また、本発明の請求項３に係る磁気式酸素分析計は、
請求項２に記載の磁気式酸素分析計において、
前記測定用センサユニットは、
前記測定側補助ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを前記測定用流量センサへ流す測定側補助ガスバッファスペースと、
前記基準側補助ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補助ガスを前記測定用流量センサへ流す基準側補助ガスバッファスペースと、
を備え、また、前記補償用センサユニットは、
前記測定側補償ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補償ガスを前記補償用流量センサへ流す測定側補償ガスバッファスペースと、
前記基準側補償ガス検出用流路の途中に形成されて瞬時の圧力変動を吸収した補償ガスを前記補償用流量センサへ流す基準側補償ガスバッファスペースと、
を備えることを特徴とする磁気式酸素分析計とした。
【００３３】
また、本発明の請求項４に係る磁気式酸素分析計は、
請求項２または請求項３に記載の磁気式酸素分析計において、
前記測定用センサユニットは、
前記測定側補助ガス検出用流路の流路体積を調整する測定側補助ガス絞り調整機構と、
前記基準側補助ガス検出用流路の流路体積を調整する基準側補助ガス絞り調整機構と、
を備え、また、前記補償用センサユニットは、
前記測定側補償ガス検出用流路の流路体積を調整する測定側補償ガス絞り調整機構と、
前記基準側補償ガス検出用流路の流路体積を調整する基準側補償ガス絞り調整機構と、
を備えることを特徴とする磁気式酸素分析計とした。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、安価かつ小型の構成でノイズによる影響を極力除去し、サンプルガスに対する酸素濃度の検出感度を向上させるような磁気式酸素分析計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を実施するための第１の形態の磁気式酸素分析計のガス流路系および測定系の説明図である。
【図２】センサユニットの説明図であり、図２（ａ）は測定用センサユニットのブロック図、図２（ｂ）は測定用センサユニットの内部断面図、図２（ｃ）は補償用センサユニットのブロック図である。
【図３】磁気式酸素分析計の第２の形態の機械構造の説明図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は底面図である。
【図４】磁気式酸素分析計の測定原理を示す図である。
【図５】従来技術の磁気式酸素分析計の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明を実施するための形態に係る第１の磁気式酸素分析計について図１，図２を参照しつつ以下に説明する。磁気式酸素分析計１は、図１に示すように、サンプルセル１０、検出回路２００を備えている。図５を用いて説明した従来技術のサンプルセル１００と比較すると、特に図１，図２（ａ），（ｂ）に示すように、サンプルセル１００内に、さらに測定用センサユニット３００を設けたことが新規な点である。以下、従来技術のサンプルセル１００と同じ構成については同じ符号を付すとともに重複する説明を省略し、測定用センサユニット３００について説明する。
【００３７】
続いて、この測定用センサユニット３００の詳細について説明する。測定用センサユニット３００は、図１や図２（ａ），（ｂ）に示すように、測定側補助ガス検出用流路１１２、基準側補助ガス検出用流路１１３、熱型流量センサ（マスフローセンサ）である測定用流量センサ１１４に加え、新たに測定側補助ガスバッファスペース１１５、基準側補助ガスバッファスペース１１６、測定側補助ガス絞り調整機構１１７、基準側補助ガス絞り調整機構１１８を備える。また、先行技術のサンプルセル１００でも用いられているユニット本体１１９、蓋部１２０、端子１２１も備える。
【００３８】
容積が大きい空間である測定側補助ガスバッファスペース１１５を測定側補助ガス検出用流路１１２の途中に形成し、また、測定側補助ガスバッファスペース１１５とほぼ同じ容積の空間である基準側補助ガスバッファスペース１１６を基準側補助ガス検出用流路１１３の途中に形成する。また、位置的には分岐点Ｐ０から等距離に形成する。例えば、図２（ｂ）に示すように、測定用流量センサ１１４が配置されるユニット本体１１９の空間に対し、測定用流量センサ１１４を仕切りとして空間を二等分した状態で蓋部１２０により封止し、測定側補助ガスバッファスペース１１５および基準側補助ガスバッファスペース１１６を形成しても良い。そして、端子１２１を介して測定用流量センサ１１４からの検出信号を出力する。
【００３９】
これら測定側補助ガスバッファスペース１１５および基準側補助ガスバッファスペース１１６は、測定用流量センサ１１４に到達する補助ガスのうち、サンプルガス自体の振動や機械的に伝わる振動に起因して生じる圧力や流量の振動的な変化を吸収し、測定用流量センサ１１４にノイズを伝達しにくくする効果がある。
【００４０】
また、測定側補助ガス絞り調整機構１１７および基準側補助ガス絞り調整機構１１８は、測定側補助ガス検出用流路１１２および基準側補助ガス検出用流路１１３の流路体積が等しくなるように微調整を可能にする絞りである。例えば、図２（ｂ）で示すように先端が流路に接するような送りネジを形成し、ネジの位置により流路体積を変化させるような機構である。
【００４１】
これにより、機械的要因による流路体積の非対称性が調整される。測定側補助ガスバッファスペース１１５も含む測定側補助ガス検出用流路１１２の流路体積と、基準側補助ガスバッファスペース１１６も含む基準側補助ガス検出用流路１１３の流路体積と、が等しくなり、機械的要因による流路の非対称性が起こすノイズの影響を低減する。
【００４２】
したがって、これら効果が相乗的に相俟って、圧力や流量の振動的な変化によるノイズや機械的要因による流路の非対称性が起こすノイズを低減し、ノイズ成分を大幅に除去した検出を可能としている。このような測定用センサユニット３００を設けた磁気式酸素分析計１とする。
【００４３】
続いて本発明の第２の実施形態について説明する。この形態は、第１の形態に加えて、図２（ｃ），図３のような補償用センサユニット４００を新たに追加したことが新規な点である。以下、第１の形態と同様に、先行技術のサンプルセル１００と同じ構成については同じ符号を付すとともに重複する説明を省略し、測定用センサユニット３００や補償用センサユニット４００について説明する。
【００４４】
まず、この補償用センサユニット４００の詳細について説明する。補償用センサユニット４００は、名称は異なるが測定用センサユニット３００と同じ構成・同じ材料・同じ寸法という条件で構成するものであり、図２（ｃ）や図３に示すように、測定側補償ガス検出用流路４０１、基準側補償ガス検出用流路４０２、熱型流量センサ（マスフローセンサ）である補償用流量センサ４０３、測定側補償ガスバッファスペース４０４、基準側補償ガスバッファスペース４０５、測定側補償ガス絞り調整機構４０６、基準側補償ガス絞り調整機構４０７を備える。そして、測定側補償ガス検出用流路４０１と基準側補償ガス検出用流路４０２とが連通して閉鎖流路を形成している。
【００４５】
検出用センサユニット３００と条件を同じくするため、測定側補償ガスバッファスペース４０４、基準側補償ガスバッファスペース４０５は、図２（ｂ）で示す形態と同じ形態であり、測定側補助ガスバッファスペース１１５、基準側補助ガスバッファスペース１１６と同じ容積となるように形成する。
【００４６】
また、測定側補償ガス絞り調整機構４０６および基準側補償ガス絞り調整機構４０７は、測定側補償ガス検出用流路４０１および基準側補償ガス検出用流路４０２の流路体積が等しくなるように微調整を可能にする絞りであり、図２（ｂ）で示すネジと同等の機構により形成される。これにより測定側補償ガスバッファスペース４０４も含む測定側補償ガス検出用流路４０１の流路体積と、基準側補償ガスバッファスペース４０５も含む基準側補償ガス検出用流路４０２の流路体積と、が等しくなり、機械的要因による流路体積の非対称性が起こすノイズを低減する。
【００４７】
このような補償用センサユニット４００は、サンプルガスや補助ガスから独立した閉鎖流路を形成するため、補償用センサユニット４００が検出したノイズ信号には、磁気式酸素分析計が受ける機械的な振動によるノイズは含まれるが、サンプルガスや補助ガスの圧力や流量の変化によるノイズ成分は含まれていない。測定用センサユニット３００が検出した検出信号から補償用センサユニット４００が検出した検出信号を差し引いた信号は、機械的振動によるノイズが相殺された信号であり、ノイズ成分が減少した検出信号を用いることで酸素濃度の微弱な変化も検出できる。このように外部振動等の影響を最小にする。
【００４８】
このような磁気式酸素分析計２は、図３で示すように、コイル１２３、１２４を貫通する略コ字状のマグネットコア１２２の両端に磁界形成部１２５，１２６が磁気的に接続されている。これら磁界形成部１２５，１２６の端部により挟まれる空間は、図１に示す磁界領域Ｍｆをサンプル流路１０２中に形成する。そして測定用センサユニット３００、補償用センサユニット４００が同一の固定ブロック１２７，１２８により隣接するように取り付けられる。
【００４９】
これにより、外部振動等の影響が両センサにほぼ同等に伝わって同程度のノイズを検出するため、測定用センサユニット３００が検出した検出信号から補償用センサユニット４００が検出した検出信号を差し引いた信号は、機械的振動によるノイズが除かれた信号となり、正確な検出を可能とする。
【００５０】
以上、本発明の第１，第２の実施形態について説明した。本発明では、まず、測定側補助ガスバッファスペース１１５および基準側補助ガスバッファスペース１１６により、周囲の機械的な振動や、サンプルガスや補助ガスの圧力や流れの振動などの外乱要因による影響を少なくしている。
【００５１】
また、測定側補助ガス検出用流路１１２や基準側補助ガス検出用流路１１３内に測定側補助ガス絞り調整機構１１７や基準側補助ガス絞り調整機構１１８が設けられて、流路体積が等しくなるような微調整を可能にした。これにより相殺効果が向上し、測定外乱の影響を受けにくい、安定した濃度測定が可能となる。
【００５２】
また、これらのような測定用センサユニット３００と補償用センサユニット４００を隣接するように配置したため、微小な振動の影響を測定用センサユニット３００と補償用センサユニット４００がともに等しく検出し、相殺することで正確な補償が可能となる。これら効果が相乗的に相俟って、微小な信号を扱う低濃度領域の酸素ガスの安定的な分析に寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の磁気式酸素分析計は、一例を挙げれば、加熱炉・触媒再生塔［石油・科学分野］、アンモニアプラント・電解プラント［化学］、熱風炉・転炉［鉄鋼］、焼鈍炉・加熱炉［非鉄金属］、ゴミ消却炉・汚泥焼却炉［環境］の分野など、酸素濃度の測定を必要とする各種分野で有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１，２：磁気式酸素分析計
１０，１００：サンプルセル
１０１：セル本体
１０２：サンプル流路
１０３：サンプルガス流入口
１０４：サンプルガス流出口
１０５：補助ガス供給流路
１０６：測定側補助ガス供給流路
１０７：基準側補助ガス供給流路
１０８：測定側補助ガス流路
１０９：基準側補助ガス流路
１１０：測定側補助ガス流出口
１１１：基準側補助ガス流出口
１１２：測定側補助ガス検出用流路
１１３：基準側補助ガス検出用流路
１１４：測定用流量センサ
１１５：測定側補助ガスバッファスペース
１１６：基準側補助ガスバッファスペース
１１７：測定側補助ガス絞り調整機構
１１８：基準側補助ガス絞り調整機構
１１９：ユニット本体
１２０：蓋部
１２１：端子
１２２：マグネットコア
１２３，１２４：コイル
１２５，１２６：磁界形成部
１２７，１２８：固定ブロック
２００：検出回路
３００：測定用センサユニット
４００：補償用センサユニット
４０１：測定側補償ガス検出用流路
４０２：基準側補償ガス検出用流路
４０３：補償用流量センサ
４０４：測定側補償ガスバッファスペース
４０５：基準側補償ガスバッファスペース
４０６：測定側補償ガス絞り調整機構
４０７：基準側補償ガス絞り調整機構
【図１】
2017026410.tif 000003
【図２】
2017026410.tif 000004
【図３】
2017026410.tif 000005
【図４】
2017026410.tif 000006
【図５】
2017026410.tif 000007