JP2006284184A

JP2006284184A - 溶存可燃性ガス濃度の測定方法及び装置

Info

Publication number: JP2006284184A
Application number: JP2005100353A
Authority: JP
Inventors: Miki Morita; 幹森田; Tsutomu Fukazawa; 強深澤; Kazuhiro Tanaka; 一宏田中; Kenichi Okamoto; 健一岡本
Original assignee: Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd; Yamaguchi University NUC
Current assignee: Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd; Yamaguchi University NUC
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】深海等の高圧下で使用でき、海水等の液中の可燃性ガスをリアルタイムに高精度で測定することができ、かつ可燃性ガスの検出後、気相側の可燃性ガス濃度を短時間に低減して再検出することができる溶存可燃性ガス濃度の測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】可燃性ガス２を溶存する液体１から可燃性ガスを含む可燃性ガス含有ガス３を膜分離する膜分離装置１２と、膜分離した可燃性ガス含有ガスを分析する赤外吸光分析器１４と、分析結果から液体中の可燃性ガス濃度を演算する濃度演算装置１６と、可燃性ガス含有ガスを酸化して可燃性ガスを含まない非含有ガス４に変換する酸化装置２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、海水等液中の溶存可燃性ガス濃度を測定する方法及び装置に関する。

非特許文献１は、メキシコ湾内における水中に溶存するメタン濃度を検出するためにＭＥＴＳセンサを用いた文献である。この文献には、ＭＥＴＳセンサを用いて、溶存メタンを含む深海水からメタンガスを海底において膜分離し、分離したメタンを電気的な手法により海底において検出し、その検出値からメタン濃度を演算する液中溶存メタンの測定方法が記載されている。

なお、ＭＥＴＳセンサとは、ドイツ国ＣＡＰＳＵＭ社から市販されている半導体センサであり、シリコン膜で分離されたチャンバ内に炭化水素を検知する半導体センサが格納されており、水中から拡散によりシリコン膜を透過した炭化水素ガスを半導体センサにより検出するものである。

さらに、液中に溶存する可燃性ガスの濃度測定手段として、例えば特許文献１〜３が既に開示されている。

特許文献１の測定方法は、図８の装置を用い、水の試料５１を炭化水素を損失することなく密閉された測定系５２に移し、測定系内で圧力を下げ及び／又は温度を上げることにより炭化水素の全部又は一部をガス相に移行させ、ガス相中の炭化水素をレーザ光５３で照射し、その際のレーザ光の波長を少なくとも一部が炭化水素の吸収線と重なり合うように選択し、被検炭化水素の分圧を吸収された光出力を介して測定し、水中の炭化水素の濃度を温度及び圧力値を使用して分圧から分布平衡を介して測定するものである。

特許文献２の測定装置は、図９に示すように、液中より気相にガスを抽出する装置６１、液中に攪拌用羽根を挿入して攪拌する攪拌機６２、抽出されたガスを含む気相をエアポンプにより気液平衡状態になるまでガスサンプラ６３を通して循環する装置６４、ガスサンプラにより捕集したガスをガスセンサ６５に導いて濃度測定し被検液の溶存ガス濃度を測定する装置からなるものである。

特許文献３の測定装置は、図１０に示すように、溶存メタンを含む深海水７１を低速上向きに集水する集水ノズル７２と、集水した深海水からメタンガス７３を膜分離する膜分離装置７４と、膜分離したメタンガス量を分析する赤外吸光分析器７６と、分析されたメタンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算する濃度演算装置７８とを備えたものである。

Ｒ．Ａ．Ｌａｍｏｎｔａｇｎｅ，ｅｔ．ａｌ，"ＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆＭＥＴＳＳｅｎｓｏｒｔｏＭｅｔｈａｎｅＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓＦｏｕｎｄｏｎｔｈｅＴｅｘａｓ−ＬｏｕｉｓｉａｎａＳｈｅｌｆｉｎｔｈｅＧｕｌｆｏｆＭｅｘｉｃｏ"，ＡＤＲｅｐ，２００１．１０．１５，１３Ｐ

特開昭５９−１８２３３６号公報、「天然水に溶解した炭化水素の測定方法及び装置」特開平０５−１１８９７１号公報、「液中の溶存可燃性ガス濃度測定方法及び装置」特開２００３−１４９１５０号公報、「液中溶存メタンの測定方法及び装置」

上述したように、水中に溶存している可燃性ガスを気化分離膜により分離し、分離した可燃性ガスを分析器により測定する手段は従来から知られていた。しかし上述した従来の手段では、以下の問題点があった。
（１）分離膜を用いない特許文献１、２の手段では、液中から気相に溶存ガスを分離するため、試料を密閉容器に移し、圧力を下げ或いは温度を上げる必要があり、連続的な測定ができず、かつ深海等の高圧下では実施が困難であった。

（２）また、分離膜を用いる非特許文献１（ＭＥＴＳセンサ）や特許文献３の方法では、可燃性ガスの気泡が分離膜の表面に接触した場合、膜を介し燃焼ガス濃度が急速に気相側に入り込み、気相側は実際の溶存濃度より高濃度の状態となり、正確な溶存濃度の検出ができなくなる。
なおこのような状態は、例えばメタンが海底に存在し、潮汐の影響や圧力の変動又は発酵などの現象により海底面からメタンが噴出するような場合に発生する。
また、一旦このような状態になると、気相側の高濃度ガスが膜を通して液中に排出されて実際の溶存濃度と平衡状態に戻るのに非常に長い時間を必要とする問題点があった。

図７は、この問題点を示す例であり、非特許文献１に開示されているものである。この図において、横軸は時間、縦軸はメタン濃度を示している。この例において、センサを空気でパージした場合でも、検出前の濃度付近に戻るまでに、約３０００秒（約５０分）以上かかっている。

また、可燃性ガスが水に非常に高い濃度で存在した状態においても、同様に気相側が高濃度の状態となる。
そのため、従来は、一旦高濃度の可燃性ガスを検出すると、その後、水流や泡が無くなり、可燃性ガスの溶存濃度が低くなった状態においても、気相側の高濃度状態から通常の水中の溶存状態と平衡に戻るには、非常に長い時間がかかるため、その間、測定（再検出）ができない問題点があった。

本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、深海等の高圧下で使用でき、海水等の液中の可燃性ガスをリアルタイムに高精度で測定することができ、かつ可燃性ガスの検出後、気相側の可燃性ガス濃度を短時間に低減して再検出することができる溶存可燃性ガス濃度の測定方法及び装置を提供することにある。

本発明によれば、可燃性ガスを溶存する液体から選択透過気化膜を用いて可燃性ガスを含む可燃性ガス含有ガスを膜分離する膜分離ステップと、膜分離した可燃性ガス含有ガスを赤外吸光分析器で分析する赤外吸光分析ステップと、前記分析結果から前記液体中の可燃性ガス濃度を演算する濃度演算ステップと、前記可燃性ガス含有ガスを酸化して可燃性ガスをほとんど含まない非含有ガスに変換する酸化ステップとを有する、ことを特徴とする溶存可燃性ガス濃度の測定方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記赤外吸光分析ステップにおいて、膜分離した可燃性ガス含有ガスを赤外吸光分析器に供給し、赤外吸光分析器を出た可燃性ガス含有ガスを選択透過気化膜に循環させる。

また、さらに赤外吸光分析器のゼロ点を補正するゼロ点補正ステップを有し、
可燃性ガス含有ガスをすべて非含有ガスに変換し、該非含有ガスを赤外吸光分析器で分析し、該分析結果の可燃性ガス濃度をゼロ点に補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶存可燃性ガス濃度の測定方法。

また、前記濃度演算ステップにおいて、膜分離した可燃性ガスの分圧が平衡となるまで可燃性ガス濃度を積分して求める積分ステップ、又は膜分離した可燃性ガスの分圧変化の微分値から可燃性ガス濃度を求める微分ステップのいずれかを実施する。

また本発明によれば、可燃性ガスを溶存する液体から可燃性ガスを含む可燃性ガス含有ガスを膜分離する膜分離装置と、膜分離した可燃性ガス含有ガスを分析する赤外吸光分析器と、前記分析結果から前記液体中の可燃性ガス濃度を演算する濃度演算装置と、前記可燃性ガス含有ガスを酸化して可燃性ガスをほとんど含まない非含有ガスに変換する酸化装置とを備える、ことを特徴とする溶存可燃性ガス濃度の測定装置が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記膜分離装置を出た可燃性ガス含有ガスを赤外吸光分析器に供給し赤外吸光分析器を出た可燃性ガス含有ガスを膜分離装置に戻すガス循環装置を備える。

前記酸化装置は、酸化触媒を内蔵した触媒燃焼器、又は点火装置を有する燃焼装置である。

また前記膜分離装置は、選択透過気化膜で仕切られた液室とガス室を有する選択透過気化膜装置である。

また前記濃度演算装置は、膜分離した可燃性ガスの分圧が平衡となるまで可燃性ガス濃度を積分して求める積分手段、又は膜分離した可燃性ガスの分圧変化の微分値から可燃性ガス濃度を求める微分手段のいずれかを有する。

上記本発明の方法及び装置によれば、膜分離した可燃性ガス含有ガスを酸化（燃焼）して可燃性ガスをほとんど含まない非含有ガスに変換するので、可燃性ガスを水蒸気と二酸化炭素に分解して、可燃性ガスの分圧を下げ、測定できない時間を短縮することができる。

また、酸化（燃焼）により生じる二酸化炭素と水蒸気は、可燃性ガスより分離膜の透過係数が高いため、分離膜を早く透過し、二酸化炭素と水蒸気の分圧を平衡状態に戻し、より応答性を高めることができる。

また、膜分離した可燃性ガス含有ガスを赤外吸光分析器に供給し、赤外吸光分析器を出た可燃性ガス含有ガスを選択透過気化膜に循環させるので、赤外吸光分析器により膜分離した可燃性ガスを分析し、リアルタイムにかつ高精度に可燃性ガス濃度を分析することができる。

また選択透過気化膜を用いることにより、可燃性ガスを溶存する液体から可燃性ガスを効率よく膜分離することができる。

また、酸化装置として酸化触媒を内蔵した触媒燃焼器を用いることにより酸化効率を高め、可燃性ガスの分圧を短時間で下げることができる。
また、酸化装置として点火装置を有する燃焼装置を用いることにより、触媒等の劣化がなく、長期間安定性能を維持することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の溶存可燃性ガス濃度測定装置の全体構成図である。この図において、本発明の溶存可燃性ガス濃度測定装置１０は、膜分離装置１２、赤外吸光分析器１４、濃度演算装置１６、ガス循環装置１８、及び酸化装置２０を備える。
本発明は、可燃性ガス２を溶存する液体１を対象とする。液体１は、海水でも淡水でも、その他の液体でもよい。可燃性ガス２は、例えばメタン、エタン、プロパン等の炭化水素ガスであるのが好ましいが、本発明はこれらに限定されず、その他の可燃性ガス（例えば一酸化炭素）であってもよい。

膜分離装置１２は、可燃性ガスを溶存する液体１から可燃性ガス２を含む可燃性ガス含有ガス３を膜分離する。この膜分離装置１２は、選択透過気化膜１２ａで仕切られた液室１２ｂとガス室１２ｃを有する選択透過気化膜装置である。
また、図示しない圧力調整装置により、液室１２ｂとガス室１２ｃの差圧を膜分離に適した値（例えばΔＰ＝５０〜１００ａｔｍ程度）に制御するようになっている。

膜分離装置１２は、さらに、集水ノズル１１ａ、ポンプ１１ｂを有する。
集水ノズル１１ａは、例えば下方が広く上方が狭くなった逆ロート形状の中空ノズルであり、好ましくは液体１（例えば深海水）を低速上向きに集水するようになっている。
ポンプ１１ｂは、集水ノズル１１ａで集水した液体１を膜分離装置１２の液室１２ｂに供給する。このポンプは図示しないモータ、その他の手段、例えば圧力ガスとガス圧駆動モータの組合せにより駆動される。
本発明において、液体１は、膜分離装置１２で溶存する可燃性ガス２を膜分離されたのち、液室１２ｂから外部にそのまま排出するのがよい。この場合、排出される液体１は、可燃性ガス２の一部が膜分離されている点以外は、温度も組成も元の液体１（海水、淡水等）とほとんど同一なので、そのまま排水しても環境汚染のおそれがない。

選択透過気化膜１２ａは、活性膜と支持膜からなり、液体１中の可燃性ガス２（例えば溶存メタン）が例えば吸着現象により膜に溶解し、膜内の濃度差により可燃性ガス２が支持膜まで拡散し、支持膜内で気化して減圧蒸気相に可燃性ガス２が透過する。選択透過気化膜による選択透過気化では上流側の混合溶液のうち特定の成分が蒸気として膜を選択透過し、その結果膜分離が行われる。

選択透過気化膜１２ａには、混合液中の可燃性ガス２（例えば溶存メタン）と特別な親和性のある膜を用いる。

選択透過気化膜１２ａとしては、透過気化法又は蒸気透過法に使用される分離膜モジュールであればいずれの形状でもよく、例えば、平膜状、スパイラル膜状、中空糸膜状等がある。特に、液室１２ｂとガス室１２ｃの圧力差に耐えるために、中空糸膜状の分離膜モジュールが最も適している。また、選択透過気化膜の耐圧強度を更に高めるために、選択透過気化膜をバックアップする通気性の補強材（例えば焼結金属部材）を備えるのがよい。

赤外吸光分析器１４は、膜分離した可燃性ガス含有ガス３を分析する。赤外吸光分析器１４は、赤外光源１４ａと受光素子１４ｂとを有し、赤外光源１４ａから受光素子１４ｂに向けて内部空間を透して赤外光を照射し、その波長が分子振動の波長に一致したときの吸収特性を利用して試料ガスを透過した光の強度変化から試料中の成分を分析する。
例えば、メタンガスの場合、約７．５〜８．５μｍの波長において強い吸光特性が存在する。従って、この波長域の赤外光を用いることにより、メタンガス量の分析を高精度に行うことができる。

濃度演算装置１６は、赤外吸光分析器１４で分析された可燃性ガス量から液体中の可燃性ガス濃度を演算する。
濃度演算装置１６は、膜分離した可燃性ガス２の分圧が平衡となるまで可燃性ガス濃度を積分して求める積分手段、又は膜分離した可燃性ガス２の分圧変化の微分値から可燃性ガス濃度を求める微分手段のいずれかを有する。

濃度演算装置１６は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、各部に設けられた計測器（図示せず）により各流量、圧力、温度を検出し、これらのデータと赤外吸光分析器１４で分析された可燃性ガス量から液体中の可燃性ガス濃度を演算する。演算結果は、例えば図示しない記憶装置（データロガー等）に収録され、リアルタイムに可燃性ガス量を検出して、その結果を図示しない出力装置（ＣＲＴや別のＰＣ）に出力するようになっている。

ガス循環装置１８は、循環ライン１８ａ，１８ｂと循環機構１８ｃとからなり、循環ライン１８ａ，１８ｂを介して膜分離装置１２を出た可燃性ガス含有ガス３を赤外吸光分析器１４に供給し、赤外吸光分析器１４を出た可燃性ガス含有ガス３を膜分離装置１２に戻すようになっている。
第１の循環ライン１８ａは、ガス室１２ｃの下流側と赤外吸光分析器１４の上流側を気密に連通し、ガス室１２ｃの下流側から赤外吸光分析器１４の上流側にガス室１２ｃ内の可燃性ガス含有ガス３を供給する。
第２の循環ライン１８ｂは、赤外吸光分析器１４の下流側とガス室１２ｃの上流側を気密に連通し、赤外吸光分析器１４の下流側からガス室１２ｃの上流側に赤外吸光分析器１４内の可燃性ガス含有ガス３を循環させる。
循環機恒８ｃは、例えばポンプ又はファンであり、この例では、第１の循環ライン１８ａに設けられ、可燃性ガス含有ガス３の循環に必要な差圧を発生させる。

酸化装置２０は、この例では、第１循環ライン１８ａと第２循環ライン１８ｂにそれぞれ設けられた触媒燃焼器２０ａ，２０ｂであり、内部に酸化触媒を内蔵し、可燃性ガス含有ガス３を酸化して可燃性ガス２をほとんど含まない非含有ガス４に変換する。酸化触媒には、例えば自動車用の排ガス処理触媒をして一般に用いられるハニカム状酸化触媒、白金触媒、ニッケル系触媒を用いるのがよい。
酸化装置２０は更に、酸化触媒を所定の温度に加熱し、又は温度保持する加熱装置（図示せず）を備えるのがよい。酸化触媒の加熱温度は、可燃性ガス含有ガス３の酸化効率（燃焼効率）が十分高く、本発明における計測効率に悪影響を与えないように設定する。例えば、自動車用の排ガス処理触媒を用いる場合、約４００℃以上に設定することにより、燃焼効率を９５％以上に保持することができる。
なお、選択透過気化膜１２ａによる膜分離速度は、溶存するガスの分圧の差に比例し、平衡に達すると停止する。また、この溶存するガスは、可燃性ガスに限られず、酸素や窒素も同様に膜分離される。
また海水中の溶存酸素濃度は、深海においても少なくとも表面付近の３０％以上含んでいることが知られている。この溶存酸素濃度は、膜分離装置１２において、可燃性ガスと共に膜分離され、酸化装置２０による酸化（燃焼）時に酸化剤として機能する。

赤外吸光分析器１４の上流側に設置された第１の触媒燃焼器２０ａは、赤外吸光分析器１４のゼロ点を補正する際に使用し、赤外吸光分析器１４に供給される可燃性ガス含有ガス３をすべて非含有ガス４に変換し、この非含有ガス４を赤外吸光分析器１４で分析し、その分析結果の可燃性ガス濃度をゼロ点に補正する。
また、膜分離装置１２の上流側に設置された第２の触媒燃焼器２０ｂは、赤外吸光分析器１４の連続運転時に使用する。
なお、酸化装置２０は、触媒燃焼器に限定されず、可燃性ガス含有ガス３を酸化（燃焼）できる限りで、他の酸化装置、例えば点火装置を有する燃焼装置であってもよい。

本発明の溶存可燃性ガス濃度測定方法の全体フロー図である。この図において、本発明の溶存可燃性ガス濃度測定方法は、膜分離ステップＳ１、赤外吸光分析ステップＳ２、濃度演算ステップＳ３、酸化ステップＳ４、及びゼロ点補正ステップＳ５からなる。

膜分離ステップＳ１では、可燃性ガス２を溶存する液体１から選択透過気化膜１２ａを用いて可燃性ガスを含む可燃性ガス含有ガス３を膜分離する。

赤外吸光分析ステップＳ２では、膜分離した可燃性ガス含有ガス３を赤外吸光分析器１４に供給し、赤外吸光分析器１４を出た可燃性ガス含有ガス３を選択透過気化膜１２ａに循環させながら、膜分離ステップＳ１で膜分離した可燃性ガス含有ガス３を赤外吸光分析器１４で分析する。

濃度演算ステップＳ３では、膜分離した可燃性ガスの分圧が平衡となるまで可燃性ガス濃度を積分して求める積分ステップ、又は膜分離した可燃性ガスの分圧変化の微分値から可燃性ガス濃度を求める微分ステップのいずれかを実施して、赤外吸光分析ステップＳ２の分析結果から液体中の可燃性ガス濃度を演算する。

酸化ステップＳ４では、前記可燃性ガス含有ガスを酸化して可燃性ガスを含まない非含有ガスに変換する。

ゼロ点補正ステップＳ５では、可燃性ガス含有ガスをすべて非含有ガスに変換し、該非含有ガスを赤外吸光分析器で分析し、該分析結果の可燃性ガス濃度をゼロ点に補正することにより、赤外吸光分析器のゼロ点を補正する。

上述した本発明の方法及び装置によれば、膜分離した可燃性ガス含有ガス３を酸化（燃焼）して可燃性ガスを含まない非含有ガス４に変換するので、可燃性ガス２を水蒸気と二酸化炭素に分解して、可燃性ガスの分圧を下げ、測定できない時間を短縮することができる。

また、酸化（燃焼）により生じる二酸化炭素と水蒸気は、可燃性ガス２より分離膜の透過係数が高いため、分離膜を早く透過し、二酸化炭素と水蒸気の分圧を平衡状態に戻し、より応答性を高めることができる。

また、膜分離した可燃性ガス含有ガス３を赤外吸光分析器１４に供給し、赤外吸光分析器を出た可燃性ガス含有ガス３を選択透過気化膜１２ａに循環させるので、赤外吸光分析器１４により膜分離した可燃性ガス２を分析し、リアルタイムにかつ高精度に可燃性ガス濃量を分析することができる。

また選択透過気化膜１２ａを用いることにより、可燃性ガス２を溶存する液体１から可燃性ガスを効率よく膜分離することができる。

また、酸化装置２０として酸化触媒を内蔵した触媒燃焼器を用いることにより酸化効率を高め、可燃性ガスの分圧を短時間で下げることができる。
また、酸化装置として点火装置を有する燃焼装置を用いることにより、触媒等の劣化がなく、長期間安定性能を維持することができる。

図３は、ある条件における選択透過気化膜の透過特性図である。この図において、横軸は時間［ｍｉｎ］、縦軸は透過側圧力［ｋＰａ］、図中の○は実験値、曲線は計算値である。
この図から、透過側圧力は、時間の経過と共に指数関数的に増加し、計算値とよく一致することがわかる。
また、透過側圧力が平衡圧力に達するには長時間（この例では、約３００分＝５時間）を必要とし、図７に例示したように、従来のセンサでは、空気等でパージした場合でも検出前の濃度付近に戻るまでに、長時間かかることがわかる。

図４は、本発明の第１実施例を示す検出特性図である。この図において、横軸は時間［ｍｉｎ］、縦軸は検出メタン濃度（実線、左側）とＣＯ_２濃度（破線、右側）である。また、この例では、矢印Ａにおいて、触媒燃焼器を作動させて燃性ガス含有ガス３を酸化して可燃性ガスを含まない非含有ガスに変換した例を示している。
この図から、検出メタン濃度が平衡に達するのに長時間を要しているにも係らず、触媒燃焼器を作動させると非常に短時間（この例では、約１０分以内）に検出メタン濃度は１００［ｎｍｏｌ／Ｌ］以下まで減少し、かつ発生したＣＯ_２濃度も非常に短時間（この例では、約１０分以内）に非常に低い値（この例では約２００ｐｐｍ）に戻っていることがわかる。
なお、この図における横軸（経過時間）は、膜分離装置、赤外吸光分析器等の内部容積によって変化し、内部容積を小さくすることにより、短縮することができ、例えばこの例の１／１０にすることで、平衡までの時間も、触媒燃焼器作動後の時間も比例してほぼ１／１０に短縮することができる。

図５は、本発明の第２実施例を示す検出特性図である。この例では、２箇所の矢印Ａにおいて、触媒燃焼器を作動させて燃性ガス含有ガス３を酸化して可燃性ガスを含まない非含有ガスに変換した例を示している。その他は、図４と同様である。
この図からも、触媒燃焼器を作動させると非常に短時間（この例では、約１０分以内）に検出メタン濃度は１００［ｎｍｏｌ／Ｌ］以下まで減少し、かつ発生したＣＯ_２濃度も非常に短時間（この例では、約１０分以内）に非常に低い値（この例では約２００ｐｐｍ）に戻っていることがわかる。

図６は、本発明の第３実施例を示す検出特性図である。この例では、１箇所の矢印Ａにおいて、触媒燃焼器を作動させて燃性ガス含有ガス３を酸化して可燃性ガスを含まない非含有ガスに変換した例を示している。その他は、図５と同様である。
この図からも、触媒燃焼器を作動させると非常に短時間に検出メタン濃度は０付近まで減少し、かつ発生したＣＯ_２濃度も短時間低い値に戻っていることがわかる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで自由に変更ができる。

本発明の溶存可燃性ガス濃度測定装置の全体構成図である。本発明の溶存可燃性ガス濃度測定方法の全体フロー図である。選択透過気化膜の透過特性図である。本発明の第１実施例を示す検出特性図である。本発明の第２実施例を示す検出特性図である。本発明の第３実施例を示す検出特性図である。非特許文献１に開示されているパージ特性図である。特許文献１の測定装置の構成図である。特許文献２の測定装置の構成図である。特許文献３の測定装置の構成図である。

符号の説明

１液体（海水、淡水）、２可燃性ガス（炭化水素ガス）、
３可燃性ガス含有ガス、４非含有ガス、
１０溶存可燃性ガス濃度測定装置、１１ａ集水ノズル、１１ｂポンプ、
１２膜分離装置、１２ａ選択透過気化膜、１２ｂ液室、１２ｃガス室、
１４赤外吸光分析器、１４ａ赤外光源、１４ｂ受光素子、
１６濃度演算装置（パーソナルコンピュータ）、
１８ガス循環装置、１８ａ，１８ｂ循環ライン、
１８ｃ循環機構（ポンプ又はファン）、
２０酸化装置、２０ａ，２０ｂ触媒燃焼器

Claims

可燃性ガスを溶存する液体から選択透過気化膜を用いて可燃性ガスを含む可燃性ガス含有ガスを膜分離する膜分離ステップと、膜分離した可燃性ガス含有ガスを赤外吸光分析器で分析する赤外吸光分析ステップと、前記分析結果から前記液体中の可燃性ガス濃度を演算する濃度演算ステップと、前記可燃性ガス含有ガスを酸化して可燃性ガスをほとんど含まない非含有ガスに変換する酸化ステップとを有する、ことを特徴とする溶存可燃性ガス濃度の測定方法。
前記赤外吸光分析ステップにおいて、膜分離した可燃性ガス含有ガスを赤外吸光分析器に供給し、赤外吸光分析器を出た可燃性ガス含有ガスを選択透過気化膜に循環させる、ことを特徴とする請求項１に記載の溶存可燃性ガス濃度の測定方法。
さらに赤外吸光分析器のゼロ点を補正するゼロ点補正ステップを有し、
可燃性ガス含有ガスをすべて非含有ガスに変換し、該非含有ガスを赤外吸光分析器で分析し、該分析結果の可燃性ガス濃度をゼロ点に補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶存可燃性ガス濃度の測定方法。
前記濃度演算ステップにおいて、膜分離した可燃性ガスの分圧が平衡となるまで可燃性ガス濃度を積分して求める積分ステップ、又は膜分離した可燃性ガスの分圧変化の微分値から可燃性ガス濃度を求める微分ステップのいずれかを実施する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶存可燃性ガス濃度の測定方法。
可燃性ガスを溶存する液体から可燃性ガスを含む可燃性ガス含有ガスを膜分離する膜分離装置と、膜分離した可燃性ガス含有ガスを分析する赤外吸光分析器と、前記分析結果から前記液体中の可燃性ガス濃度を演算する濃度演算装置と、前記可燃性ガス含有ガスを酸化して可燃性ガスをほとんど含まない非含有ガスに変換する酸化装置とを備える、ことを特徴とする溶存可燃性ガス濃度の測定装置。
前記膜分離装置を出た可燃性ガス含有ガスを赤外吸光分析器に供給し赤外吸光分析器を出た可燃性ガス含有ガスを膜分離装置に戻すガス循環装置を備える、ことを特徴とする請求項５に記載の溶存可燃性ガス濃度の測定装置。
前記酸化装置は、酸化触媒を内蔵した触媒燃焼器、又は点火装置を有する燃焼装置である、ことを特徴とする請求項５に記載の溶存可燃性ガス濃度の測定装置。
前記膜分離装置は、選択透過気化膜で仕切られた液室とガス室を有する選択透過気化膜装置である、ことを特徴とする請求項５に記載の溶存可燃性ガス濃度の測定装置。
前記濃度演算装置は、膜分離した可燃性ガスの分圧が平衡となるまで可燃性ガス濃度を積分して求める積分手段、又は膜分離した可燃性ガスの分圧変化の微分値から可燃性ガス濃度を求める微分手段のいずれかを有する、ことを特徴とする請求項５に記載の溶存可燃性ガス濃度の測定装置。