圧縮空気中の水分検出向けサンプリング

プロセスガスを直接計測できない場合や、直接計測が適さない場合には、サンプリングによる計測が必要になります。

サンプリングが必要となる主な理由として、以下が挙げられます。

• 高温プロセスガスへの対応
• 水滴や飛沫からセンサを保護する必要がある場合
• 加圧プロセスラインを停止せずに計測機器の設置・取り外しを行いたい場合
• より安全またはアクセスしやすい場所で計測を実施したい場合

正確な露点計測を行うためには、プロセスガスを代表するサンプルを適切に採取し、不適切なサンプリングによる計測誤差を防ぐことが重要です。そのためには、いくつかの重要なポイントを考慮する必要があります。 

1. ガス圧力が露点温度に与える影響を考慮する

ガス圧力が変化すると、露点温度も変化する点に注意が必要です。センサ設置箇所の圧力が実際のプロセス圧力と異なる場合、露点計測値に数十度規模の誤差が生じる可能性があります。そのため通常は、サンプリングシステム内で圧力低下が発生しないよう、実際のプロセス圧力条件下で計測を行うことが推奨されます。ただし、一部の規格では、圧力変動の影響を排除する目的で、大気圧条件下での露点値報告が求められる場合があります。

2. サンプルライン内での結露を防止する

高温プロセスガスなど、直接計測が困難な場合には、サンプリングによる計測が必要となります。その際には、プロセスガスの露点温度がサンプルライン周囲温度を下回るよう管理することが重要です。これにより、サンプル中の水蒸気が飽和状態となり、サンプルライン内で結露が発生することを防止できます。露点温度が周囲温度を上回る場合は、直接計測を行うか、サンプルラインを加熱する必要があります。

3. 漏れのないサンプリングシステムと適切な材料の選定

圧縮空気および圧縮ガスシステムでは湿度レベルが非常に低いため、露点計測機器はごくわずかな漏れにも敏感に反応します。そのため、漏れのないサンプリングシステムを構築することが重要です。すべての接続部は確実に密閉する必要があります。

NPTなどのテーパねじを使用する場合は、シール材としてPTFEテープ（テフロンテープ）の使用を推奨します。また、G1/2"などの平行ねじ接続では、計測機器に付属するシールワッシャーをプローブとサンプルセルの間に適切に取り付ける必要があります。

さらに、配管やチューブの壁面を通して水蒸気が透過する可能性があるため、サンプリングシステムの材質選定にも注意が必要です。サンプリング配管には、適切な表面処理を施したステンレス鋼などの金属配管を推奨します。一方、ゴムホースや一般的なプラスチックなどの吸湿性材料は、湿気透過の原因となるため使用を避けるべきです。ただし、PTFE（テフロン）は水蒸気透過性が低く、約–40°C Tdまでの露点環境で使用可能です。

また、サンプリングチューブは可能な限り短くし、ガスの滞留部（デッドレグ）が発生しないよう設計することが重要です。接続箇所を最小限に抑えることで、漏れリスク低減にもつながります。

4. 流量を考慮する

サンプリングシステム内で空気が滞留すると、さまざまな問題が発生する可能性があります。

• 実際に計測したいプロセスガスを正しく採取できない可能性がある
• センサの応答時間が大幅に長くなる可能性がある
• サンプリング材料を通じた外気混入や水蒸気拡散のリスクが高まる
• サンプルセル排出口から周囲の水蒸気が逆流入する可能性がある

そのため、流量変化の影響を受けにくい露点センサの使用を推奨します。

一般的に、流量を増やすことでセンサ応答時間は短縮されますが、高性能な露点センサであれば、1〜2L/min程度の流量で十分です。

5. 適切なプローブとサンプルセルを選定する

「圧縮空気の露点サンプリング」アプリケーションノート（英語） では、対応するプローブおよびサンプルセルの詳細に加え、上記で紹介したベストプラクティスについてもご紹介しています。