オイルミスト濃度測定方法およびオイルミスト濃度測定装置
【課題】短時間で正確なオイルミスト濃度の測定が可能な方法および装置を提供する。
【解決手段】気体中のオイルミスト濃度を測定する方法および装置において、測定対象となる気体のオイルミストを耐熱性濾紙６４によって捕集すると共に、測定対象となる気体のオイルミスト捕集中の流量を測定し、捕集したオイルミストを示差熱分析にかけてＤＴＡ曲線を作成し、作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積Ｓを算出し、予め求めておいたＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に、算出したピーク部の面積Ｓを代入して捕集したオイルミスト量を算出し、算出したオイルミスト量を、測定した気体の流量で除算することで測定対象となる気体のオイルミスト濃度を算出する。
【解決手段】気体中のオイルミスト濃度を測定する方法および装置において、測定対象となる気体のオイルミストを耐熱性濾紙６４によって捕集すると共に、測定対象となる気体のオイルミスト捕集中の流量を測定し、捕集したオイルミストを示差熱分析にかけてＤＴＡ曲線を作成し、作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積Ｓを算出し、予め求めておいたＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に、算出したピーク部の面積Ｓを代入して捕集したオイルミスト量を算出し、算出したオイルミスト量を、測定した気体の流量で除算することで測定対象となる気体のオイルミスト濃度を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中のオイルミスト濃度を測定する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械を作動させている工場内の空気や、エアーコンプレッサーが供給する圧縮空気など、オイルミストが含まれる可能性がある気体は多い。このような生産設備等におけるオイルミストの発生量が多いと、被生産物へ悪影響を与えることとなる。このため、生産管理体制を整えるためにオイルミスト濃度を測定することが必要である。
また、気体にオイルミストが含まれることにより環境の悪化や人体等への影響も懸念されることから、気体中のオイルミスト濃度を正確に測定することが従来から望まれている。
なお、エアーコンプレッサーの吐出管にはオイルミストを除去するフィルタ装置が接続され、エアーコンプレッサーから吐出される気体にはオイルミストが含まれないようにすることが一般的である。かかる場合には、吐出される気体にオイルミストが含まれるかどうかはフィルタ装置の性能によって決まり、フィルタ装置の性能を評価・検査する場合にもフィルタ装置から吐出される気体中のオイルミスト濃度を測定する必要があった。
【０００３】
例えば、日本工業規格（非特許文献１参照）では、図１２に示すようなオイルミスト濃度の測定方法が記述されている。
図１２では、エアーコンプレッサーから供給される空気のオイルミスト濃度を測定する場合の装置を示している。エアーコンプレッサーから供給される空気の流路は、所定の中途部で分岐管１２に分岐される。分岐管１２には、バルブ１４を介して濾紙１６を内蔵したホルダ１７が取り付けられている。また、ホルダ１７の下流側には、気体の流量を測定する流量測定器１８が設けられている。
オイルミストを濾紙１６で捕集する際には、例えば３０分間から６０分間程度の所定時間、分岐管１２に測定対象となる気体を流通させる必要がある。また、捕集中は、流量測定器１８によって気体の流量を測定する。
【０００４】
オイルミストの捕集後、ホルダ１７を分岐管１２から取り外し、濾紙１６上から溶剤２０を滴下する。溶剤２０としては、１，１，２−トリクロロトリフルオロエタンなどを用いることができる。
濾紙１６に溶剤が滴下することで、濾紙１６に付着していたオイルが溶剤に溶け、下方に落下する。
【０００５】
オイルが溶けた溶剤は、赤外線セル２１内に貯留させ赤外線分光分析法にかけられる。これにより、溶剤中のオイル濃度が算出される。
つまり、溶剤中のオイル濃度は赤外線の吸収率に比例することが知られているので、赤外線分光分析法によってオイルが溶けた溶剤の赤外線吸収スペクトルを測定し、予め知られている溶剤中のオイル濃度の赤外線吸収スペクトルと比較することによって、溶剤中のオイル濃度を算出する。
さらに、気体中のオイルミスト濃度を算出するには、流量測定器１８によって捕集時間中に濾紙を通過した気体の流量を測定し、赤外線分光分析法によって得られたオイル量から、気体中のオイルミスト濃度を算出する。
【０００６】
【非特許文献１】ＪＩＳ Ｂ ８３９２−２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような赤外線分光分析法によれば、オイルミストを捕集してからオイルミスト濃度の測定が完了するまでに時間がかかりすぎてしまい、もっと迅速にオイルミスト濃度の測定ができる方法が望まれているという課題がある。
【０００８】
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、短時間で正確なオイルミスト濃度の測定が可能な方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成すべく、以下の構成を備える。
すなわち、本発明にかかるオイルミスト濃度測定方法によれば、気体中のオイルミスト濃度を測定する方法において、測定対象となる気体のオイルミストを耐熱性濾紙によって捕集すると共に、測定対象となる気体のオイルミスト捕集中の流量を測定し、捕集したオイルミストを示差熱分析にかけてＤＴＡ曲線を作成し、作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積を算出し、予め求めておいたＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に、算出したピーク部の面積を代入して捕集したオイルミスト量を算出し、算出したオイルミスト量を、前記測定した気体の流量で除算することで測定対象となる気体のオイルミスト濃度を算出することを特徴としている。
この方法によれば、いわゆる示差熱分析法によってオイルミスト濃度の測定を行うことができる。このため、溶剤への抽出や赤外線分光を実行しなくてはならない従来の赤外線吸収分析法と比較して短時間で測定が可能となる。また、捕集したオイルミストを抽出するための溶剤も必要としなくなるので、コスト的にも有利でありしかも環境に対して悪影響を与えないようにすることができる。
【００１０】
さらに、前記示差熱分析時には、オイルミストを燃焼させるために、酸素が含まれたパージガスを導入することを特徴としてもよい。
この方法によれば、捕集したオイルミストが所定温度で燃焼して、燃焼時に大きなピークを有するＤＴＡ曲線が形成されることになり、確実にピーク部の面積を測定することができる。
【００１１】
本発明にかかるオイルミスト濃度測定装置によれば、気体中のオイルミスト濃度を測定するオイルミスト濃度測定装置において、測定対象となる気体中のオイルミストを捕集する耐熱性濾紙と、該耐熱性濾紙を収納する収納ホルダと、該収納ホルダに測定対象となる気体を流入させる流入管と、捕集中の気体流量を測定する気体流量測定手段と、前記耐熱性濾紙に捕集されたオイルミストを加熱するためにヒータが設けられた加熱炉と、該加熱炉内に配置され、オイルミストと共に加熱される標準物質と、標準物質の温度を検出する第１の温度センサと、オイルミストの温度を検出する第２の温度センサと、前記加熱炉内の温度が一定速度で上昇するように前記ヒータを制御すると共に、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサで検出された温度の温度差を算出し、算出された温度差と加熱炉内の温度との関係をＤＴＡ曲線として作成し、作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積を算出し、算出したピーク部の面積を、予め設定されたＤＴＡ曲線におけるピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に代入して捕集したオイルミスト量を算出し、算出されたオイルミスト量を前記気体流量測定手段によって測定された流量で除算することにより気体中のオイルミスト濃度を算出する制御手段とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、いわゆる示差熱分析法によってオイルミスト濃度の測定を行うことができる。このため短時間で測定が可能となる。
【００１２】
また、前記加熱炉には、オイルミストを燃焼させるために、酸素が含まれたパージガスを導入するパージガス導入管が設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、捕集したオイルミストが所定温度で燃焼して、燃焼時に大きなピークを有するＤＴＡ曲線が形成されることになり、確実にピーク面積を測定することができる。
【００１３】
さらに、前記収納ホルダは、前記加熱炉内に設けられ、オイルミストの捕集終了時に、収納ホルダからオイルミストを捕集した耐熱性濾紙を加熱炉内に露出させることができるように設けられていることを特徴としてもよい。
【００１４】
なお、前記パージガスとして測定対象となる気体が用いられることを特徴としてもよい。
このようにパージガスとしてサンプルエアと同一の気体を用いる構成とすれば、配管を増やさずにすみ、装置全体の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるオイルミスト濃度測定方法およびオイルミスト濃度測定装置によれば、短時間でオイルミスト量の測定をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に、オイルミスト濃度測定方法の工程を説明する概略の説明図を示す。
まず、オイルミスト濃度の測定対象となる気体に対して耐熱性濾紙を設置し、所定時間オイルミストを捕集する（ステップＳ１００）。また、オイルミストの捕集時間における気体の流量も同時に測定しておく。
次に、捕集したオイルミストを示差熱分析にかける（ステップＳ１０２）。示差熱分析の具体的内容については後述するが、示差熱分析とは、熱的に安定した標準物質と、測定対象となる試料を一定速度で加熱したときの両者の温度差の変化を測定するものである。
なお、本実施形態において標準物質としては、酸化アルミニウムを採用している。
【００１７】
そして、示差熱分析によって得られたＤＴＡ曲線のピーク部の面積を測定する（ステップＳ１０４）。ここで、ＤＴＡ（differential thermal analysis）曲線とは、縦軸にオイルミストの温度と標準物質との温度差をとり、横軸に加熱温度をとったものを指している。加熱温度は加熱時間と比例するように一定速度で加熱するように設定している。
【００１８】
なお、ＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係については予め測定しておく。実験によると、ＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量とはほぼ比例関係にあることが確認できた。
そこで、ステップＳ１０４において得られた実際のＤＴＡ曲線のピーク部の面積を、予め測定しておいたＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に代入し、オイルミスト量を算出する（ステップＳ１０６）。
【００１９】
上述してきた示差熱分析法によってオイルミスト量が算出されると、算出されたオイルミスト量をステップＳ１０１で測定しておいた捕集時間中に流れた気体流量で除算する（ステップＳ１０８）。これにより、測定対象となった気体のオイルミスト濃度が算出される。
【００２０】
次に、図２に基づいて、示差熱分析の具体的な内容について説明する。
オイルミストを捕集した耐熱性濾紙と、標準物質とを加熱炉に収納する（ステップＳ２００）。耐熱性濾紙としては、示差熱分析による加熱に対して耐熱性のあるバインダーフリーのガラス繊維を採用する。本実施形態ではまた、上記のように標準物質としては熱的に安定している酸化アルミニウムを用いる。
【００２１】
加熱炉内に、パージガスを導入しながら、一定時間で加熱温度を一定温度ずつ上昇させて加熱を行う（ステップＳ２０２）。パージガスとしては、酸素が含有されている気体を用いる。本実施形態では、通常の大気をパージガスとして用いるが、酸素が含有されていればパージガスとして通常の大気に限定するものではない。酸素を含有したパージガスを導入することで、オイルミストは所定温度に達したときに酸素と結合して燃焼し、ＤＴＡ曲線において大きなピーク部を形成することができる。
加熱中は、オイルミストと標準物質の双方の温度を測定する（ステップＳ２０４）。ただし、オイルミストや標準物質の温度は、耐熱性濾紙および標準物質を載置した皿に、温度センサである熱電対を取り付け、熱電対の出力電流を測定することによって得られる。
【００２２】
続いて、オイルミストの温度と標準物質の温度差を算出する（ステップＳ２０６）。
そして、縦軸にオイルミストの温度と標準物質との温度差をとり、横軸に加熱温度をとったＤＴＡ曲線を作成する（ステップＳ２０８）。
【００２３】
図３に、ＤＴＡ曲線について示す。
このＤＴＡ曲線は、横軸に加熱容器内の温度（℃）をとり、縦軸にオイルミストと標準物質の温度差を表した熱電対の出力電圧（μＶ）をとったものについて示している。
また、ここではＤＴＡ曲線と同時に試料であるオイルミストの質量の変化であるＴＧＡ（Thermo Gravimetry Analysis）曲線についても示している。
【００２４】
図３を見ると、ＤＴＡ曲線の２５０℃付近までは温度差がマイナスになっている。これは標準物質の方がオイルミストよりも温度が上昇していることを示している。その後、ＤＴＡ曲線は、プラス側に上昇して山型のピークをつくっている。そして３００℃の手前で再び温度差がマイナスになり、標準物質の方が温度が高くなっている。
【００２５】
ＴＧＡ曲線を見ると、１．４ｍｇで移行していたオイルミストの質量が、温度が２５０℃付近で急激に下降し、最終的にほぼ０ｍｇまで移行している。このように、ＴＧＡ曲線の立ち下がり時は、ＤＴＡ曲線のピーク時とほぼ一致する。
したがって、これらの内容から勘案すると、オイルミストは所定の温度に到達した時点でパージガスの酸素と結合して燃焼を起こし、温度が急激に上昇してＤＴＡ曲線のピークをつくるとともに、燃焼によって質量が急激に減少するものと考えられる。
【００２６】
続いて、図４に基づいて、ＤＴＡ曲線におけるピーク部の面積の算出方法について説明する。
ＤＴＡ曲線のピーク部の面積Ｓは、ピーク前の最小値ＤＴＡｍｉｎ１と、ピーク後の最小値ＤＴＡｍｉｎ２との間のＤＴＡ曲線に囲まれた部分の面積を算出してもよいが、ピーク部を境にしてＤＴＡ曲線に囲まれた部分の前半部分だけの面積Ｓ’をピーク部の面積としてもよい。
このピーク部の前半部分だけをピーク部の面積として用いる場合、ピーク値ＤＴＡｍａｘと、ピーク前の最小値ＤＴＡｍｉｎ１との間の面積Ｓ’を算出する。
【００２７】
このピーク部の面積ＳまたはＳ’の算出には、加熱温度と温度差（熱電対の出力電圧）の関数を算出し、この関数に基づく積分によって算出することもできるが、積分による算出は、関数の算出に手間がかかる。
そこで、ピーク部の温度差（熱電対の出力電圧）を所定間隔おきに抽出し、この抽出した温度差の値を加算していくことで求めると好適である。
【００２８】
図５に、ピーク部の面積とオイルミスト量の関係とについて示す。
図５のグラフでは、横軸にＤＴＡ曲線のピーク部の面積をとり、縦軸にオイルミスト量（ｍｇ）をとっている。なお、ここでのピーク部の面積は、上述したように、ピーク値ＤＴＡｍａｘと、ピーク前の最小値ＤＴＡｍｉｎ１との間の面積Ｓ’のことである。
図５のグラフで示されたように、オイルミスト量は、ピーク部の面積Ｓ’にほぼ比例し、ピーク部の面積Ｓ’に関する一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）で表すことができる。したがって、ピーク部の面積Ｓ’の算出ができれば、オイルミスト量は極めて容易に算出することができる。
【００２９】
図６に、上述してきた示差熱分析法を用いてオイルミスト濃度を算出する、オイルミスト濃度測定装置について示す。なお、図６では、気体が流通する管路を実線で図示し、電気信号の接続ラインは破線で図示している。
オイルミスト濃度測定装置３０は、オイルミストの抽出と、抽出されたオイルミストの濃度測定の２つの機能を1つの装置で実現できる構成を採用した。このため、コンパクトな構成となり、しかも手間をかけずに測定ができる。さらに、本実施形態のオイルミスト濃度測定装置３０は、オイルミストを含む気体を吐出する機器に直接接続してオイルミスト濃度の測定が可能である。したがって、当該機器が設置されている現場にオイルミスト濃度測定装置３０を運搬して現場での測定が可能となった。
【００３０】
オイルミスト濃度測定装置３０の具体的な構成について説明する。
オイルミスト濃度測定装置３０は、示差熱分析を行うための加熱炉３４を備え、加熱炉３４には測定対象となるオイルミストを含む気体（以下、サンプルエアと称する場合がある）を流入させる流入管３６が接続されている。流入管３６の先端部には、サンプルエアを吐出する機器の配管に接続可能な導入口３５が設けられている。このため、例えば、エアーコンプレッサーのオイルミスト量の測定をしようとする場合、エアーコンプレッサーの吐出管に導入口３５を接続させることで、サンプルエアを容易に加熱炉３４内に流入させることができる。
【００３１】
流入管３６は、制御バルブ３８が設けられており、制御バルブ３８によってサンプルエアとして導入するか、パージガスとして導入するかが切り換えられる。すなわち、本実施形態では、サンプルエアとパージガスの発生源としては同一のものを使用しており、例えばエアーコンプレッサーから吐出されるエアをサンプルエアとして使用し、また示差熱分析時にはエアーコンプレッサーから吐出されるエアをパージガスとしても用いる。
【００３２】
制御バルブ３８には、流入管３６から流入してきたエアをサンプルエアとして加熱炉３４内（後述する収納ホルダ６６内）に導入するためのサンプルエア導入管４７と、流入管３６から流入してきたエアをパージガスとして加熱炉３４内に導入するパージガス導入管３９が接続されている。
【００３３】
パージガス導入管３９は、フィルタ４０、流量制御バルブ４２および逆止弁４４を介して加熱炉３４に接続される。本実施形態のオイルミスト濃度測定装置３０では、流量制御バルブ４２によって、パージガスの流量が２０ｍｌ／ｍｉｎとなるように制御されている。流量制御バルブ４２としては、マスフロメータやオリフィスなどを用いることができる。
さらに、加熱炉３４には、加熱炉３４内に導入されたパージガスを排出するためのパージガス排出管５２が接続されている。パージガス排出管５２には、制御バルブ５４が設けられており、パージガス排出管５２の開閉制御をしている。
【００３４】
サンプルエア導入管４７は、流量計４９を介して、加熱炉３４内の耐熱性濾紙６４を収納した収納ホルダ６６に接続されている。耐熱性濾紙６４を通過してオイルミストが捕集されたサンプルエアは、サンプルエア排出管４６を通って機外へ排出される。サンプルエア排出管４６には、サンプルエア排出管４６の開閉動作を行う制御バルブ４８と、サンプルエアの排出流量を制御する流量制御バルブ５０とが設けられている。
【００３５】
加熱炉３４内にはヒータ５６が設けられている。ヒータ５６は、加熱炉３４内を所定温度（５００℃程度）まで加熱可能な性能を有しており、制御装置３２によって制御される。
また、収納ホルダ６６内の耐熱性濾紙６４と、標準物質を載置する皿状の標準物質載置部６８には、それぞれの温度を検出するための温度センサ６０，６２が設けられている。両温度センサ６０，６２は、制御装置３２に接続されており、制御装置３２では検出された各温度を取り込んで示差熱分析に用いることができる。
【００３６】
図７に、制御装置３２のブロック図を示す。
制御装置３２は、制御バルブ３８、制御バルブ５４および制御バルブ４８の開閉動作を制御することができる。また制御装置３２には、流量計４９によって検出された流量データが入力され、ＲＯＭ８２やＲＡＭ８４に記憶させておくことができる。
制御装置３２は、制御動作を実行するＣＰＵ８０、ＲＯＭ８２およびＲＡＭ８４から構成されるメモリ、ハードディスク等の記憶装置８３を備えており、ＲＯＭ８２やハードディスク８３などに予め記憶させておいた制御プログラム８７をＣＰＵ８０が読み出して実行することにより、オイルミスト濃度測定装置３０全体の動作を制御することができる。
【００３７】
また、制御装置３２内のＲＯＭ８２やハードディスク８３には、示差熱分析を実行してＤＴＡ曲線を作成する示差熱分析実行機能、得られたＤＡＴ曲線のピーク部の面積を測定するピーク面積測定機能、測定したピーク部の面積に基づいてオイルミスト量を算出する機能および算出されたオイルミスト量とサンプルエアの流量からオイルミスト濃度を算出する機能をＣＰＵ８０に実現させるためのオイルミスト濃度算出プログラム８６が記憶されている。また、制御装置３２のＲＯＭ８２やハードディスク８３には、示差熱分析の際に用いるＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式８５が予め記憶されている。
このような制御装置３２としては、通常のパーソナルコンピュータを用いることができる。
【００３８】
続いて、加熱炉３４内の構成について説明する。
加熱炉３４内には、オイルミストを捕集する耐熱性濾紙６４と、耐熱性濾紙６４を収納する収納ホルダ６６と、標準物質を載置する標準物質載置部６８とを備えている。耐熱性濾紙６４は、難燃性のガラス繊維を採用すると好適であり、またバインダーフリーであるとよい。
収納ホルダ６６は、サンプルエア導入管４７とサンプルエア排出管４６が接続されて内部をサンプルエアが通過可能に設けられており、収納ホルダ６６内を通過するサンプルエア内のオイルミストを耐熱性濾紙６４によって捕集するように形成されている。
収納ホルダ６６は、サンプルエアの流入時には、サンプルエアが収納ホルダ６６内のみを通過して加熱炉３４内の他の個所には流入しないように設けられている。また、収納ホルダ６６は、示差熱分析時には、耐熱性濾紙６４を加熱炉３４内に露出させて標準物質と同じ雰囲気下にあるように動作することができる。
【００３９】
収納ホルダ６６の具体例を図８〜図９に示す。
収納ホルダ６６は、サンプルエア導入管４７が接続された円錐状の第1のホルダ部７０と、サンプルエア排出管４６が接続された円錐状の第２のホルダ部７２とを備えており、第１のホルダ部７０の大径側７０ａと第２のホルダ部７２の大径側７２ａとが当接するように設けられている。
第１のホルダ部７０または第２のホルダ部７２のいずれかには、耐熱性濾紙６４が取り付けられるように設けられている。
【００４０】
第１のホルダ部７０の大径側７０ａと第２のホルダ部７２の大径側７２ａが接続されたときには、第1のホルダ部７０と第２のホルダ部７２とが密着し、サンプルエアを収納ホルダ６６の外部へ流出させないような構造となっている。
また、オイルミストの捕集後に示差熱分析を行う際には、第1のホルダ部７０と第２のホルダ部７２とは離間して耐熱性濾紙６４が加熱炉３４内に露出するように設けられる。
第１のホルダ部７０と第２のホルダ部７２との接続は、互いの大径側７０ａ，７２ａを挟み込むクランプ部材７４によって行い、第１のホルダ部７０と第２のホルダ部７２との離間はクランプ部材７４がクランプを解除することによって行うことができる。
【００４１】
以下、オイルミスト濃度測定装置３０の動作について、図１０〜図１１のフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御装置３２のＣＰＵ８０は、制御バルブ３８を開けてサンプルエアを流入管３６からサンプルエア導入管４７を介して収納ホルダ６６内に導入させるように、制御バルブ３８に制御信号を出力する（ステップＳ３００）。このとき、収納ホルダ６６内を通過するサンプルエアに含まれるオイルミストは、耐熱性濾紙６４で捕集される。
収納ホルダ６６を通過したサンプルエアは、サンプルエア排出管４６を通り外部へ排出される。サンプルエア導入管４７を通過中のサンプルエアの流量は、制御装置３２のＣＰＵ８０が流量計４９によって検出し、ＲＯＭ８２やＲＡＭ８４に一旦記憶させておく（ステップＳ３０２）。
【００４２】
制御装置３２のＣＰＵ８２は、制御バルブ３８を開けてから所定の捕集時間経過後に制御バルブ３８を閉じるよう制御する（ステップＳ３０４、ステップＳ３０６）。これにより、サンプルエアの流入が無くなり、オイルミストの捕集が完了する。
次に、制御装置３２のＣＰＵ８２は、示差熱分析を実行すべく、収納ホルダ６６内の耐熱性濾紙６４を加熱炉３４内に露出させるようにする（ステップＳ３０８）。かかる場合、制御装置３２のＣＰＵ８２がクランプ部材７４がクランプを自動的に解除するように制御して、第１のホルダ部７０と第２のホルダ部７２を自動的に離間させるように制御してもよい。また、制御装置３２のＣＰＵ３２は、作業者に収納ホルダ６６内の耐熱性濾紙６４を加熱炉３４内に露出させるように表示又は音声で案内して促し、クランプ部材７４のクランプの解除や、第１のホルダ部７０と第２のホルダ部７２との離間を作業者の人手により行ってもよい。
【００４３】
続いて制御装置３２は、示差熱分析を開始する。
示差熱分析に際しては、制御装置３２のＣＰＵ８２が制御バルブ３８をパージガス導入管３９に切り換えるように制御し、パージガスを加熱炉３４内に導入する（ステップＳ３１０）。流入管３６の導入口３５は、エアーコンプレッサーに接続されたままであるので、本実施形態のパージガスとしては、サンプルエアと同一の気体が用いられる。このようにすれば、配管を増やさずにすみ、装置全体の小型化を図り、接続の手間を省くこともできる。また、パージガスは、上述したようにサンプルエアと同一の気体であるが、パージガス導入管３９にはフィルタ４０が設けられているので、オイルミストをフィルタ４０で除去することができ、パージガスとして好適に用いられる。
【００４４】
また、パージガスは、少なくとも酸素が含まれていれば良い。本実施形態のように、特にサンプルエアを吐出するエアーコンプレッサーからの空気をパージガスとすることには限定されず、パージガス用の空気を導入させる機構を別途設けてもよい。
【００４５】
そして、制御装置３２のＣＰＵ８２は、ヒータ５６を制御して加熱炉３４内の温度を一定速度で上昇させていく（ステップＳ３１２）とともに、温度センサ６０と温度センサ６２の温度を検出しつつ（ステップＳ３１４）、温度センサ６０と温度センサ６２の温度差を算出する（ステップＳ３１６）。算出された温度差は、ＲＯＭ８２やＲＡＭ８４に一旦記憶させておく。
【００４６】
制御装置３２のＣＰＵ８２は、予め設定しておいた所定の加熱時間を経過したと判断した場合、または加熱炉３４内の温度が予め設定した温度に到達した場合に、ヒータ５６の加熱を停止する（ステップＳ３１９）。
次に制御装置３２のＣＰＵ８２は、算出してきた温度差に基づいて、ＤＴＡ曲線を作成する（ステップＳ３２０）。そして、制御装置３２のＣＰＵ８２は、ＤＴＡ曲線のピーク部の面積を算出する（ステップＳ３２２）。ピーク部の面積の算出方法としては、上述したように、単に温度差を加算していく方法でよい。
続いて、制御装置３２のＣＰＵ８２は、算出したピーク部の面積を、ＲＯＭ８２またはハードディスク８３に記憶されているＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に代入し、オイルミスト量を算出する（ステップＳ３２４）。
【００４７】
さらに、制御装置３２のＣＰＵ８２は、算出されたオイルミスト量に基づいてオイルミスト濃度を算出する（ステップＳ３２６）。
オイルミスト濃度は、算出されたオイルミスト量と、オイルミスト捕集中のサンプルエアの流通量とから、オイルミスト量をオイルミスト流通量で除算することにより算出できる。オイルミスト流通量は、ステップＳ３０２で説明したように、オイルミスト捕集時に予め測定してある。
そして、算出されたオイルミスト量およびオイルミスト濃度を、表示部（図示せず）に表示させる（ステップＳ３２８）。制御装置３２が通常のパーソナルコンピュータである場合には、表示部としては単なるモニタでよい。
【００４８】
なお、上述したオイルミスト濃度測定装置３０では、サンプルエアの流量を流量計で測定すると説明したが、マスフロメータ等の流量計は高価であるので、価格が安いオリフィス、圧力センサおよび温度センサを設けて制御装置３２でサンプルエアの圧力及び温度を測定し、これらの値に基づいて制御装置３２内でサンプルエアの流量を算出するようにしてもよい。
【００４９】
以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のオイルミスト量の測定方法を説明するフローチャートである。
【図２】示差熱分析について説明するフローチャートである。
【図３】ＤＴＡ曲線の例を示すグラフである。
【図４】ＤＴＡ曲線のピーク部の面積算出方法について説明する説明図である。
【図５】ＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイル量との関係を示すグラフである。
【図６】オイルミスト量を測定できるオイルミスト濃度測定装置の構成を示す構成図である。
【図７】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】収納ホルダの構成を示す説明図である。
【図９】図８の収納ホルダについて、濾紙部分を開放したところを示す説明図である。
【図１０】オイルミスト濃度測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】図１０の続きのフローチャートである。
【図１２】従来のオイルミスト量の測定方法について示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
３０ オイルミスト濃度測定装置
３２ 制御装置
３４ 加熱炉
３５ 導入口
３６ 流入管
３８ 制御バルブ
３９ パージガス導入管
４０ フィルタ
４２ 流量制御バルブ
４４ 逆止弁
４６ サンプルエア排出管
４７ サンプルエア導入管
４８ 制御バルブ
４９ 流量計
５０ 流量制御バルブ
５２ パージガス排出管
５４ 制御バルブ
５６ ヒータ
６０，６２ 温度センサ
６４ 耐熱性濾紙
６６ 収納ホルダ
６８ 標準物質載置部
７０ 第1のホルダ部
７２ 第２のホルダ部
７４ クランプ部材
８３ ハードディスク（記憶装置）
８５ 関係式
８６ オイルミスト濃度算出プログラム
８７ 制御プログラム
ＤＴＡｍａｘ ピーク値
ＤＴＡｍｉｎ１ 最小値
ＤＴＡｍｉｎ２ 最小値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中のオイルミスト濃度を測定する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械を作動させている工場内の空気や、エアーコンプレッサーが供給する圧縮空気など、オイルミストが含まれる可能性がある気体は多い。このような生産設備等におけるオイルミストの発生量が多いと、被生産物へ悪影響を与えることとなる。このため、生産管理体制を整えるためにオイルミスト濃度を測定することが必要である。
また、気体にオイルミストが含まれることにより環境の悪化や人体等への影響も懸念されることから、気体中のオイルミスト濃度を正確に測定することが従来から望まれている。
なお、エアーコンプレッサーの吐出管にはオイルミストを除去するフィルタ装置が接続され、エアーコンプレッサーから吐出される気体にはオイルミストが含まれないようにすることが一般的である。かかる場合には、吐出される気体にオイルミストが含まれるかどうかはフィルタ装置の性能によって決まり、フィルタ装置の性能を評価・検査する場合にもフィルタ装置から吐出される気体中のオイルミスト濃度を測定する必要があった。
【０００３】
例えば、日本工業規格（非特許文献１参照）では、図１２に示すようなオイルミスト濃度の測定方法が記述されている。
図１２では、エアーコンプレッサーから供給される空気のオイルミスト濃度を測定する場合の装置を示している。エアーコンプレッサーから供給される空気の流路は、所定の中途部で分岐管１２に分岐される。分岐管１２には、バルブ１４を介して濾紙１６を内蔵したホルダ１７が取り付けられている。また、ホルダ１７の下流側には、気体の流量を測定する流量測定器１８が設けられている。
オイルミストを濾紙１６で捕集する際には、例えば３０分間から６０分間程度の所定時間、分岐管１２に測定対象となる気体を流通させる必要がある。また、捕集中は、流量測定器１８によって気体の流量を測定する。
【０００４】
オイルミストの捕集後、ホルダ１７を分岐管１２から取り外し、濾紙１６上から溶剤２０を滴下する。溶剤２０としては、１，１，２−トリクロロトリフルオロエタンなどを用いることができる。
濾紙１６に溶剤が滴下することで、濾紙１６に付着していたオイルが溶剤に溶け、下方に落下する。
【０００５】
オイルが溶けた溶剤は、赤外線セル２１内に貯留させ赤外線分光分析法にかけられる。これにより、溶剤中のオイル濃度が算出される。
つまり、溶剤中のオイル濃度は赤外線の吸収率に比例することが知られているので、赤外線分光分析法によってオイルが溶けた溶剤の赤外線吸収スペクトルを測定し、予め知られている溶剤中のオイル濃度の赤外線吸収スペクトルと比較することによって、溶剤中のオイル濃度を算出する。
さらに、気体中のオイルミスト濃度を算出するには、流量測定器１８によって捕集時間中に濾紙を通過した気体の流量を測定し、赤外線分光分析法によって得られたオイル量から、気体中のオイルミスト濃度を算出する。
【０００６】
【非特許文献１】ＪＩＳ Ｂ ８３９２−２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような赤外線分光分析法によれば、オイルミストを捕集してからオイルミスト濃度の測定が完了するまでに時間がかかりすぎてしまい、もっと迅速にオイルミスト濃度の測定ができる方法が望まれているという課題がある。
【０００８】
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、短時間で正確なオイルミスト濃度の測定が可能な方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成すべく、以下の構成を備える。
すなわち、本発明にかかるオイルミスト濃度測定方法によれば、気体中のオイルミスト濃度を測定する方法において、測定対象となる気体のオイルミストを耐熱性濾紙によって捕集すると共に、測定対象となる気体のオイルミスト捕集中の流量を測定し、捕集したオイルミストを示差熱分析にかけてＤＴＡ曲線を作成し、作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積を算出し、予め求めておいたＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に、算出したピーク部の面積を代入して捕集したオイルミスト量を算出し、算出したオイルミスト量を、前記測定した気体の流量で除算することで測定対象となる気体のオイルミスト濃度を算出することを特徴としている。
この方法によれば、いわゆる示差熱分析法によってオイルミスト濃度の測定を行うことができる。このため、溶剤への抽出や赤外線分光を実行しなくてはならない従来の赤外線吸収分析法と比較して短時間で測定が可能となる。また、捕集したオイルミストを抽出するための溶剤も必要としなくなるので、コスト的にも有利でありしかも環境に対して悪影響を与えないようにすることができる。
【００１０】
さらに、前記示差熱分析時には、オイルミストを燃焼させるために、酸素が含まれたパージガスを導入することを特徴としてもよい。
この方法によれば、捕集したオイルミストが所定温度で燃焼して、燃焼時に大きなピークを有するＤＴＡ曲線が形成されることになり、確実にピーク部の面積を測定することができる。
【００１１】
本発明にかかるオイルミスト濃度測定装置によれば、気体中のオイルミスト濃度を測定するオイルミスト濃度測定装置において、測定対象となる気体中のオイルミストを捕集する耐熱性濾紙と、該耐熱性濾紙を収納する収納ホルダと、該収納ホルダに測定対象となる気体を流入させる流入管と、捕集中の気体流量を測定する気体流量測定手段と、前記耐熱性濾紙に捕集されたオイルミストを加熱するためにヒータが設けられた加熱炉と、該加熱炉内に配置され、オイルミストと共に加熱される標準物質と、標準物質の温度を検出する第１の温度センサと、オイルミストの温度を検出する第２の温度センサと、前記加熱炉内の温度が一定速度で上昇するように前記ヒータを制御すると共に、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサで検出された温度の温度差を算出し、算出された温度差と加熱炉内の温度との関係をＤＴＡ曲線として作成し、作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積を算出し、算出したピーク部の面積を、予め設定されたＤＴＡ曲線におけるピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に代入して捕集したオイルミスト量を算出し、算出されたオイルミスト量を前記気体流量測定手段によって測定された流量で除算することにより気体中のオイルミスト濃度を算出する制御手段とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、いわゆる示差熱分析法によってオイルミスト濃度の測定を行うことができる。このため短時間で測定が可能となる。
【００１２】
また、前記加熱炉には、オイルミストを燃焼させるために、酸素が含まれたパージガスを導入するパージガス導入管が設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、捕集したオイルミストが所定温度で燃焼して、燃焼時に大きなピークを有するＤＴＡ曲線が形成されることになり、確実にピーク面積を測定することができる。
【００１３】
さらに、前記収納ホルダは、前記加熱炉内に設けられ、オイルミストの捕集終了時に、収納ホルダからオイルミストを捕集した耐熱性濾紙を加熱炉内に露出させることができるように設けられていることを特徴としてもよい。
【００１４】
なお、前記パージガスとして測定対象となる気体が用いられることを特徴としてもよい。
このようにパージガスとしてサンプルエアと同一の気体を用いる構成とすれば、配管を増やさずにすみ、装置全体の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるオイルミスト濃度測定方法およびオイルミスト濃度測定装置によれば、短時間でオイルミスト量の測定をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に、オイルミスト濃度測定方法の工程を説明する概略の説明図を示す。
まず、オイルミスト濃度の測定対象となる気体に対して耐熱性濾紙を設置し、所定時間オイルミストを捕集する（ステップＳ１００）。また、オイルミストの捕集時間における気体の流量も同時に測定しておく。
次に、捕集したオイルミストを示差熱分析にかける（ステップＳ１０２）。示差熱分析の具体的内容については後述するが、示差熱分析とは、熱的に安定した標準物質と、測定対象となる試料を一定速度で加熱したときの両者の温度差の変化を測定するものである。
なお、本実施形態において標準物質としては、酸化アルミニウムを採用している。
【００１７】
そして、示差熱分析によって得られたＤＴＡ曲線のピーク部の面積を測定する（ステップＳ１０４）。ここで、ＤＴＡ（differential thermal analysis）曲線とは、縦軸にオイルミストの温度と標準物質との温度差をとり、横軸に加熱温度をとったものを指している。加熱温度は加熱時間と比例するように一定速度で加熱するように設定している。
【００１８】
なお、ＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係については予め測定しておく。実験によると、ＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量とはほぼ比例関係にあることが確認できた。
そこで、ステップＳ１０４において得られた実際のＤＴＡ曲線のピーク部の面積を、予め測定しておいたＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に代入し、オイルミスト量を算出する（ステップＳ１０６）。
【００１９】
上述してきた示差熱分析法によってオイルミスト量が算出されると、算出されたオイルミスト量をステップＳ１０１で測定しておいた捕集時間中に流れた気体流量で除算する（ステップＳ１０８）。これにより、測定対象となった気体のオイルミスト濃度が算出される。
【００２０】
次に、図２に基づいて、示差熱分析の具体的な内容について説明する。
オイルミストを捕集した耐熱性濾紙と、標準物質とを加熱炉に収納する（ステップＳ２００）。耐熱性濾紙としては、示差熱分析による加熱に対して耐熱性のあるバインダーフリーのガラス繊維を採用する。本実施形態ではまた、上記のように標準物質としては熱的に安定している酸化アルミニウムを用いる。
【００２１】
加熱炉内に、パージガスを導入しながら、一定時間で加熱温度を一定温度ずつ上昇させて加熱を行う（ステップＳ２０２）。パージガスとしては、酸素が含有されている気体を用いる。本実施形態では、通常の大気をパージガスとして用いるが、酸素が含有されていればパージガスとして通常の大気に限定するものではない。酸素を含有したパージガスを導入することで、オイルミストは所定温度に達したときに酸素と結合して燃焼し、ＤＴＡ曲線において大きなピーク部を形成することができる。
加熱中は、オイルミストと標準物質の双方の温度を測定する（ステップＳ２０４）。ただし、オイルミストや標準物質の温度は、耐熱性濾紙および標準物質を載置した皿に、温度センサである熱電対を取り付け、熱電対の出力電流を測定することによって得られる。
【００２２】
続いて、オイルミストの温度と標準物質の温度差を算出する（ステップＳ２０６）。
そして、縦軸にオイルミストの温度と標準物質との温度差をとり、横軸に加熱温度をとったＤＴＡ曲線を作成する（ステップＳ２０８）。
【００２３】
図３に、ＤＴＡ曲線について示す。
このＤＴＡ曲線は、横軸に加熱容器内の温度（℃）をとり、縦軸にオイルミストと標準物質の温度差を表した熱電対の出力電圧（μＶ）をとったものについて示している。
また、ここではＤＴＡ曲線と同時に試料であるオイルミストの質量の変化であるＴＧＡ（Thermo Gravimetry Analysis）曲線についても示している。
【００２４】
図３を見ると、ＤＴＡ曲線の２５０℃付近までは温度差がマイナスになっている。これは標準物質の方がオイルミストよりも温度が上昇していることを示している。その後、ＤＴＡ曲線は、プラス側に上昇して山型のピークをつくっている。そして３００℃の手前で再び温度差がマイナスになり、標準物質の方が温度が高くなっている。
【００２５】
ＴＧＡ曲線を見ると、１．４ｍｇで移行していたオイルミストの質量が、温度が２５０℃付近で急激に下降し、最終的にほぼ０ｍｇまで移行している。このように、ＴＧＡ曲線の立ち下がり時は、ＤＴＡ曲線のピーク時とほぼ一致する。
したがって、これらの内容から勘案すると、オイルミストは所定の温度に到達した時点でパージガスの酸素と結合して燃焼を起こし、温度が急激に上昇してＤＴＡ曲線のピークをつくるとともに、燃焼によって質量が急激に減少するものと考えられる。
【００２６】
続いて、図４に基づいて、ＤＴＡ曲線におけるピーク部の面積の算出方法について説明する。
ＤＴＡ曲線のピーク部の面積Ｓは、ピーク前の最小値ＤＴＡｍｉｎ１と、ピーク後の最小値ＤＴＡｍｉｎ２との間のＤＴＡ曲線に囲まれた部分の面積を算出してもよいが、ピーク部を境にしてＤＴＡ曲線に囲まれた部分の前半部分だけの面積Ｓ’をピーク部の面積としてもよい。
このピーク部の前半部分だけをピーク部の面積として用いる場合、ピーク値ＤＴＡｍａｘと、ピーク前の最小値ＤＴＡｍｉｎ１との間の面積Ｓ’を算出する。
【００２７】
このピーク部の面積ＳまたはＳ’の算出には、加熱温度と温度差（熱電対の出力電圧）の関数を算出し、この関数に基づく積分によって算出することもできるが、積分による算出は、関数の算出に手間がかかる。
そこで、ピーク部の温度差（熱電対の出力電圧）を所定間隔おきに抽出し、この抽出した温度差の値を加算していくことで求めると好適である。
【００２８】
図５に、ピーク部の面積とオイルミスト量の関係とについて示す。
図５のグラフでは、横軸にＤＴＡ曲線のピーク部の面積をとり、縦軸にオイルミスト量（ｍｇ）をとっている。なお、ここでのピーク部の面積は、上述したように、ピーク値ＤＴＡｍａｘと、ピーク前の最小値ＤＴＡｍｉｎ１との間の面積Ｓ’のことである。
図５のグラフで示されたように、オイルミスト量は、ピーク部の面積Ｓ’にほぼ比例し、ピーク部の面積Ｓ’に関する一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）で表すことができる。したがって、ピーク部の面積Ｓ’の算出ができれば、オイルミスト量は極めて容易に算出することができる。
【００２９】
図６に、上述してきた示差熱分析法を用いてオイルミスト濃度を算出する、オイルミスト濃度測定装置について示す。なお、図６では、気体が流通する管路を実線で図示し、電気信号の接続ラインは破線で図示している。
オイルミスト濃度測定装置３０は、オイルミストの抽出と、抽出されたオイルミストの濃度測定の２つの機能を1つの装置で実現できる構成を採用した。このため、コンパクトな構成となり、しかも手間をかけずに測定ができる。さらに、本実施形態のオイルミスト濃度測定装置３０は、オイルミストを含む気体を吐出する機器に直接接続してオイルミスト濃度の測定が可能である。したがって、当該機器が設置されている現場にオイルミスト濃度測定装置３０を運搬して現場での測定が可能となった。
【００３０】
オイルミスト濃度測定装置３０の具体的な構成について説明する。
オイルミスト濃度測定装置３０は、示差熱分析を行うための加熱炉３４を備え、加熱炉３４には測定対象となるオイルミストを含む気体（以下、サンプルエアと称する場合がある）を流入させる流入管３６が接続されている。流入管３６の先端部には、サンプルエアを吐出する機器の配管に接続可能な導入口３５が設けられている。このため、例えば、エアーコンプレッサーのオイルミスト量の測定をしようとする場合、エアーコンプレッサーの吐出管に導入口３５を接続させることで、サンプルエアを容易に加熱炉３４内に流入させることができる。
【００３１】
流入管３６は、制御バルブ３８が設けられており、制御バルブ３８によってサンプルエアとして導入するか、パージガスとして導入するかが切り換えられる。すなわち、本実施形態では、サンプルエアとパージガスの発生源としては同一のものを使用しており、例えばエアーコンプレッサーから吐出されるエアをサンプルエアとして使用し、また示差熱分析時にはエアーコンプレッサーから吐出されるエアをパージガスとしても用いる。
【００３２】
制御バルブ３８には、流入管３６から流入してきたエアをサンプルエアとして加熱炉３４内（後述する収納ホルダ６６内）に導入するためのサンプルエア導入管４７と、流入管３６から流入してきたエアをパージガスとして加熱炉３４内に導入するパージガス導入管３９が接続されている。
【００３３】
パージガス導入管３９は、フィルタ４０、流量制御バルブ４２および逆止弁４４を介して加熱炉３４に接続される。本実施形態のオイルミスト濃度測定装置３０では、流量制御バルブ４２によって、パージガスの流量が２０ｍｌ／ｍｉｎとなるように制御されている。流量制御バルブ４２としては、マスフロメータやオリフィスなどを用いることができる。
さらに、加熱炉３４には、加熱炉３４内に導入されたパージガスを排出するためのパージガス排出管５２が接続されている。パージガス排出管５２には、制御バルブ５４が設けられており、パージガス排出管５２の開閉制御をしている。
【００３４】
サンプルエア導入管４７は、流量計４９を介して、加熱炉３４内の耐熱性濾紙６４を収納した収納ホルダ６６に接続されている。耐熱性濾紙６４を通過してオイルミストが捕集されたサンプルエアは、サンプルエア排出管４６を通って機外へ排出される。サンプルエア排出管４６には、サンプルエア排出管４６の開閉動作を行う制御バルブ４８と、サンプルエアの排出流量を制御する流量制御バルブ５０とが設けられている。
【００３５】
加熱炉３４内にはヒータ５６が設けられている。ヒータ５６は、加熱炉３４内を所定温度（５００℃程度）まで加熱可能な性能を有しており、制御装置３２によって制御される。
また、収納ホルダ６６内の耐熱性濾紙６４と、標準物質を載置する皿状の標準物質載置部６８には、それぞれの温度を検出するための温度センサ６０，６２が設けられている。両温度センサ６０，６２は、制御装置３２に接続されており、制御装置３２では検出された各温度を取り込んで示差熱分析に用いることができる。
【００３６】
図７に、制御装置３２のブロック図を示す。
制御装置３２は、制御バルブ３８、制御バルブ５４および制御バルブ４８の開閉動作を制御することができる。また制御装置３２には、流量計４９によって検出された流量データが入力され、ＲＯＭ８２やＲＡＭ８４に記憶させておくことができる。
制御装置３２は、制御動作を実行するＣＰＵ８０、ＲＯＭ８２およびＲＡＭ８４から構成されるメモリ、ハードディスク等の記憶装置８３を備えており、ＲＯＭ８２やハードディスク８３などに予め記憶させておいた制御プログラム８７をＣＰＵ８０が読み出して実行することにより、オイルミスト濃度測定装置３０全体の動作を制御することができる。
【００３７】
また、制御装置３２内のＲＯＭ８２やハードディスク８３には、示差熱分析を実行してＤＴＡ曲線を作成する示差熱分析実行機能、得られたＤＡＴ曲線のピーク部の面積を測定するピーク面積測定機能、測定したピーク部の面積に基づいてオイルミスト量を算出する機能および算出されたオイルミスト量とサンプルエアの流量からオイルミスト濃度を算出する機能をＣＰＵ８０に実現させるためのオイルミスト濃度算出プログラム８６が記憶されている。また、制御装置３２のＲＯＭ８２やハードディスク８３には、示差熱分析の際に用いるＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式８５が予め記憶されている。
このような制御装置３２としては、通常のパーソナルコンピュータを用いることができる。
【００３８】
続いて、加熱炉３４内の構成について説明する。
加熱炉３４内には、オイルミストを捕集する耐熱性濾紙６４と、耐熱性濾紙６４を収納する収納ホルダ６６と、標準物質を載置する標準物質載置部６８とを備えている。耐熱性濾紙６４は、難燃性のガラス繊維を採用すると好適であり、またバインダーフリーであるとよい。
収納ホルダ６６は、サンプルエア導入管４７とサンプルエア排出管４６が接続されて内部をサンプルエアが通過可能に設けられており、収納ホルダ６６内を通過するサンプルエア内のオイルミストを耐熱性濾紙６４によって捕集するように形成されている。
収納ホルダ６６は、サンプルエアの流入時には、サンプルエアが収納ホルダ６６内のみを通過して加熱炉３４内の他の個所には流入しないように設けられている。また、収納ホルダ６６は、示差熱分析時には、耐熱性濾紙６４を加熱炉３４内に露出させて標準物質と同じ雰囲気下にあるように動作することができる。
【００３９】
収納ホルダ６６の具体例を図８〜図９に示す。
収納ホルダ６６は、サンプルエア導入管４７が接続された円錐状の第1のホルダ部７０と、サンプルエア排出管４６が接続された円錐状の第２のホルダ部７２とを備えており、第１のホルダ部７０の大径側７０ａと第２のホルダ部７２の大径側７２ａとが当接するように設けられている。
第１のホルダ部７０または第２のホルダ部７２のいずれかには、耐熱性濾紙６４が取り付けられるように設けられている。
【００４０】
第１のホルダ部７０の大径側７０ａと第２のホルダ部７２の大径側７２ａが接続されたときには、第1のホルダ部７０と第２のホルダ部７２とが密着し、サンプルエアを収納ホルダ６６の外部へ流出させないような構造となっている。
また、オイルミストの捕集後に示差熱分析を行う際には、第1のホルダ部７０と第２のホルダ部７２とは離間して耐熱性濾紙６４が加熱炉３４内に露出するように設けられる。
第１のホルダ部７０と第２のホルダ部７２との接続は、互いの大径側７０ａ，７２ａを挟み込むクランプ部材７４によって行い、第１のホルダ部７０と第２のホルダ部７２との離間はクランプ部材７４がクランプを解除することによって行うことができる。
【００４１】
以下、オイルミスト濃度測定装置３０の動作について、図１０〜図１１のフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御装置３２のＣＰＵ８０は、制御バルブ３８を開けてサンプルエアを流入管３６からサンプルエア導入管４７を介して収納ホルダ６６内に導入させるように、制御バルブ３８に制御信号を出力する（ステップＳ３００）。このとき、収納ホルダ６６内を通過するサンプルエアに含まれるオイルミストは、耐熱性濾紙６４で捕集される。
収納ホルダ６６を通過したサンプルエアは、サンプルエア排出管４６を通り外部へ排出される。サンプルエア導入管４７を通過中のサンプルエアの流量は、制御装置３２のＣＰＵ８０が流量計４９によって検出し、ＲＯＭ８２やＲＡＭ８４に一旦記憶させておく（ステップＳ３０２）。
【００４２】
制御装置３２のＣＰＵ８２は、制御バルブ３８を開けてから所定の捕集時間経過後に制御バルブ３８を閉じるよう制御する（ステップＳ３０４、ステップＳ３０６）。これにより、サンプルエアの流入が無くなり、オイルミストの捕集が完了する。
次に、制御装置３２のＣＰＵ８２は、示差熱分析を実行すべく、収納ホルダ６６内の耐熱性濾紙６４を加熱炉３４内に露出させるようにする（ステップＳ３０８）。かかる場合、制御装置３２のＣＰＵ８２がクランプ部材７４がクランプを自動的に解除するように制御して、第１のホルダ部７０と第２のホルダ部７２を自動的に離間させるように制御してもよい。また、制御装置３２のＣＰＵ３２は、作業者に収納ホルダ６６内の耐熱性濾紙６４を加熱炉３４内に露出させるように表示又は音声で案内して促し、クランプ部材７４のクランプの解除や、第１のホルダ部７０と第２のホルダ部７２との離間を作業者の人手により行ってもよい。
【００４３】
続いて制御装置３２は、示差熱分析を開始する。
示差熱分析に際しては、制御装置３２のＣＰＵ８２が制御バルブ３８をパージガス導入管３９に切り換えるように制御し、パージガスを加熱炉３４内に導入する（ステップＳ３１０）。流入管３６の導入口３５は、エアーコンプレッサーに接続されたままであるので、本実施形態のパージガスとしては、サンプルエアと同一の気体が用いられる。このようにすれば、配管を増やさずにすみ、装置全体の小型化を図り、接続の手間を省くこともできる。また、パージガスは、上述したようにサンプルエアと同一の気体であるが、パージガス導入管３９にはフィルタ４０が設けられているので、オイルミストをフィルタ４０で除去することができ、パージガスとして好適に用いられる。
【００４４】
また、パージガスは、少なくとも酸素が含まれていれば良い。本実施形態のように、特にサンプルエアを吐出するエアーコンプレッサーからの空気をパージガスとすることには限定されず、パージガス用の空気を導入させる機構を別途設けてもよい。
【００４５】
そして、制御装置３２のＣＰＵ８２は、ヒータ５６を制御して加熱炉３４内の温度を一定速度で上昇させていく（ステップＳ３１２）とともに、温度センサ６０と温度センサ６２の温度を検出しつつ（ステップＳ３１４）、温度センサ６０と温度センサ６２の温度差を算出する（ステップＳ３１６）。算出された温度差は、ＲＯＭ８２やＲＡＭ８４に一旦記憶させておく。
【００４６】
制御装置３２のＣＰＵ８２は、予め設定しておいた所定の加熱時間を経過したと判断した場合、または加熱炉３４内の温度が予め設定した温度に到達した場合に、ヒータ５６の加熱を停止する（ステップＳ３１９）。
次に制御装置３２のＣＰＵ８２は、算出してきた温度差に基づいて、ＤＴＡ曲線を作成する（ステップＳ３２０）。そして、制御装置３２のＣＰＵ８２は、ＤＴＡ曲線のピーク部の面積を算出する（ステップＳ３２２）。ピーク部の面積の算出方法としては、上述したように、単に温度差を加算していく方法でよい。
続いて、制御装置３２のＣＰＵ８２は、算出したピーク部の面積を、ＲＯＭ８２またはハードディスク８３に記憶されているＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に代入し、オイルミスト量を算出する（ステップＳ３２４）。
【００４７】
さらに、制御装置３２のＣＰＵ８２は、算出されたオイルミスト量に基づいてオイルミスト濃度を算出する（ステップＳ３２６）。
オイルミスト濃度は、算出されたオイルミスト量と、オイルミスト捕集中のサンプルエアの流通量とから、オイルミスト量をオイルミスト流通量で除算することにより算出できる。オイルミスト流通量は、ステップＳ３０２で説明したように、オイルミスト捕集時に予め測定してある。
そして、算出されたオイルミスト量およびオイルミスト濃度を、表示部（図示せず）に表示させる（ステップＳ３２８）。制御装置３２が通常のパーソナルコンピュータである場合には、表示部としては単なるモニタでよい。
【００４８】
なお、上述したオイルミスト濃度測定装置３０では、サンプルエアの流量を流量計で測定すると説明したが、マスフロメータ等の流量計は高価であるので、価格が安いオリフィス、圧力センサおよび温度センサを設けて制御装置３２でサンプルエアの圧力及び温度を測定し、これらの値に基づいて制御装置３２内でサンプルエアの流量を算出するようにしてもよい。
【００４９】
以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のオイルミスト量の測定方法を説明するフローチャートである。
【図２】示差熱分析について説明するフローチャートである。
【図３】ＤＴＡ曲線の例を示すグラフである。
【図４】ＤＴＡ曲線のピーク部の面積算出方法について説明する説明図である。
【図５】ＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイル量との関係を示すグラフである。
【図６】オイルミスト量を測定できるオイルミスト濃度測定装置の構成を示す構成図である。
【図７】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】収納ホルダの構成を示す説明図である。
【図９】図８の収納ホルダについて、濾紙部分を開放したところを示す説明図である。
【図１０】オイルミスト濃度測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】図１０の続きのフローチャートである。
【図１２】従来のオイルミスト量の測定方法について示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
３０ オイルミスト濃度測定装置
３２ 制御装置
３４ 加熱炉
３５ 導入口
３６ 流入管
３８ 制御バルブ
３９ パージガス導入管
４０ フィルタ
４２ 流量制御バルブ
４４ 逆止弁
４６ サンプルエア排出管
４７ サンプルエア導入管
４８ 制御バルブ
４９ 流量計
５０ 流量制御バルブ
５２ パージガス排出管
５４ 制御バルブ
５６ ヒータ
６０，６２ 温度センサ
６４ 耐熱性濾紙
６６ 収納ホルダ
６８ 標準物質載置部
７０ 第1のホルダ部
７２ 第２のホルダ部
７４ クランプ部材
８３ ハードディスク（記憶装置）
８５ 関係式
８６ オイルミスト濃度算出プログラム
８７ 制御プログラム
ＤＴＡｍａｘ ピーク値
ＤＴＡｍｉｎ１ 最小値
ＤＴＡｍｉｎ２ 最小値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中のオイルミスト濃度を測定する方法において、
測定対象となる気体のオイルミストを耐熱性濾紙によって捕集すると共に、測定対象となる気体のオイルミスト捕集中の流量を測定し、
捕集したオイルミストを示差熱分析にかけてＤＴＡ曲線を作成し、
作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積を算出し、
予め求めておいたＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に、算出したピーク部の面積を代入して捕集したオイルミスト量を算出し、
算出したオイルミスト量を、前記測定した気体の流量で除算することで測定対象となる気体のオイルミスト濃度を算出することを特徴とするオイルミスト濃度測定方法。
【請求項２】
前記示差熱分析時には、オイルミストを燃焼させるために、酸素が含まれたパージガスを導入することを特徴とする請求項１記載のオイルミスト濃度測定方法。
【請求項３】
気体中のオイルミスト濃度を測定するオイルミスト濃度測定装置において、
測定対象となる気体中のオイルミストを捕集する耐熱性濾紙と、
該耐熱性濾紙を収納する収納ホルダと、
該収納ホルダに測定対象となる気体を流入させる流入管と、
捕集中の気体流量を測定する気体流量測定手段と、
前記耐熱性濾紙に捕集されたオイルミストを加熱するためにヒータが設けられた加熱炉と、
該加熱炉内に配置され、オイルミストと共に加熱される標準物質と、
標準物質の温度を検出する第１の温度センサと、
オイルミストの温度を検出する第２の温度センサと、
前記加熱炉内の温度が一定速度で上昇するように前記ヒータを制御すると共に、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサで検出された温度の温度差を算出し、算出された温度差と加熱炉内の温度との関係をＤＴＡ曲線として作成し、作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積を算出し、算出したピーク部の面積を、予め設定されたＤＴＡ曲線におけるピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に代入して捕集したオイルミスト量を算出し、算出されたオイルミスト量を前記気体流量測定手段によって測定された流量で除算することにより気体中のオイルミスト濃度を算出する制御手段とを具備することを特徴とするオイルミスト濃度測定装置。
【請求項４】
前記加熱炉には、オイルミストを燃焼させるために、酸素が含まれたパージガスを導入するパージガス導入管が設けられていることを特徴とする請求項３記載のオイルミスト濃度測定装置。
【請求項５】
前記収納ホルダは、
前記加熱炉内に設けられ、
オイルミストの捕集終了時に、収納ホルダからオイルミストを捕集した耐熱性濾紙を加熱炉内に露出させることができるように設けられていることを特徴とする請求項３または請求項４記載のオイルミスト濃度測定装置。
【請求項６】
前記パージガスとして測定対象となる気体が用いられることを特徴とする請求項４または請求項５記載のオイルミスト濃度測定装置。
【請求項１】
気体中のオイルミスト濃度を測定する方法において、
測定対象となる気体のオイルミストを耐熱性濾紙によって捕集すると共に、測定対象となる気体のオイルミスト捕集中の流量を測定し、
捕集したオイルミストを示差熱分析にかけてＤＴＡ曲線を作成し、
作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積を算出し、
予め求めておいたＤＴＡ曲線のピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に、算出したピーク部の面積を代入して捕集したオイルミスト量を算出し、
算出したオイルミスト量を、前記測定した気体の流量で除算することで測定対象となる気体のオイルミスト濃度を算出することを特徴とするオイルミスト濃度測定方法。
【請求項２】
前記示差熱分析時には、オイルミストを燃焼させるために、酸素が含まれたパージガスを導入することを特徴とする請求項１記載のオイルミスト濃度測定方法。
【請求項３】
気体中のオイルミスト濃度を測定するオイルミスト濃度測定装置において、
測定対象となる気体中のオイルミストを捕集する耐熱性濾紙と、
該耐熱性濾紙を収納する収納ホルダと、
該収納ホルダに測定対象となる気体を流入させる流入管と、
捕集中の気体流量を測定する気体流量測定手段と、
前記耐熱性濾紙に捕集されたオイルミストを加熱するためにヒータが設けられた加熱炉と、
該加熱炉内に配置され、オイルミストと共に加熱される標準物質と、
標準物質の温度を検出する第１の温度センサと、
オイルミストの温度を検出する第２の温度センサと、
前記加熱炉内の温度が一定速度で上昇するように前記ヒータを制御すると共に、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサで検出された温度の温度差を算出し、算出された温度差と加熱炉内の温度との関係をＤＴＡ曲線として作成し、作成したＤＴＡ曲線に現れるピーク部の面積を算出し、算出したピーク部の面積を、予め設定されたＤＴＡ曲線におけるピーク部の面積とオイルミスト量との関係式に代入して捕集したオイルミスト量を算出し、算出されたオイルミスト量を前記気体流量測定手段によって測定された流量で除算することにより気体中のオイルミスト濃度を算出する制御手段とを具備することを特徴とするオイルミスト濃度測定装置。
【請求項４】
前記加熱炉には、オイルミストを燃焼させるために、酸素が含まれたパージガスを導入するパージガス導入管が設けられていることを特徴とする請求項３記載のオイルミスト濃度測定装置。
【請求項５】
前記収納ホルダは、
前記加熱炉内に設けられ、
オイルミストの捕集終了時に、収納ホルダからオイルミストを捕集した耐熱性濾紙を加熱炉内に露出させることができるように設けられていることを特徴とする請求項３または請求項４記載のオイルミスト濃度測定装置。
【請求項６】
前記パージガスとして測定対象となる気体が用いられることを特徴とする請求項４または請求項５記載のオイルミスト濃度測定装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１４４０３（Ｐ２００９−１４４０３Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７４３５８（Ｐ２００７−１７４３５８）
【出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
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