JP4586302B2 - 溶存酸素濃度の測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶存酸素濃度の測定方法、特に、貯蔵部と、当該貯蔵部から延びる排出部とを有する収納体の貯蔵部内に貯蔵された、酸素と反応する指示薬を、排出部から排出して被測定液に注入し、その際に被測定液に生じる変化に基づいて被測定液中に含まれる溶存酸素の濃度を測定するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、給水を加熱して蒸気を発生する蒸気ボイラは、給水中に含まれる溶存酸素の影響を受けて内部が腐食する場合がある。このため、蒸気ボイラを長期間安定的に運転するためには、給水中に含まれる溶存酸素濃度を監視し、給水に対して脱酸素剤の投与などの脱酸素処理を適宜施す必要がある。
【０００３】
ところで、給水などの液（被測定液）中に含まれる溶存酸素濃度を測定する方法として、比色法が知られている。この方法は、酸素と反応して変色する指示薬を被測定液中に注入し、それによって生じる被測定液の色相の変化に基づいて被測定液中の溶存酸素濃度を測定する方法であり、この方法による溶存酸素濃度の測定を自動的に実施するための測定装置が提案されている（特開平１０−３２５８０１号公報参照）。この測定装置は、被測定液を収容するための透明容器と、この透明容器に収容された被測定液に所定の指示薬を注入するための指示薬注入手段と、透明容器内に配置された攪拌手段と、透明容器内における被測定液の変色を測定するための測定手段と、透明容器内に被測定液を導入するための導入部と、透明容器から測定済みの被測定液を排出するための排液部とを主に備えている。ここで、指示薬は、排出部を有する収納体（例えば、シリコンゴムを用いて形成された弾性チューブ）内に収納されており、指示薬注入手段は、この収納体を押圧ローラを用いて押圧しながら排出部より所定量の指示薬を排出し、排出された指示薬を透明容器内の被測定液に注入できるように設定されている。
【０００４】
このような測定装置を用いて被測定液中の溶存酸素濃度を測定する場合は、先ず、導入部から透明容器内に所定量の被測定液を導入して収容する。次に、指示薬注入手段により、収納体内の指示薬を排出部から所定量排出し、透明容器内の被測定液に注入する。そして、攪拌手段により、指示薬を被測定液中に完全に溶解させた後、被測定液の変色を測定手段を用いて測定する。被測定液中に含まれる溶存酸素の濃度は、被測定液の変色と溶存酸素濃度との関係を予め調べて作成した検量線に基づいて、この測定結果から判定することができる。なお、測定終了後の被測定液は、排液部から透明容器の外部に排出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような溶存酸素濃度の測定方法において、収納体内に収納された指示薬は、収納体が僅かな酸素透過性を有しているため、被測定液に注入される前に、収納体を通じて外部から侵入する酸素と反応する可能性がある。このような場合、指示薬は被測定液に注入される前から変色していることになるため、測定精度が損なわれる可能性、すなわち、測定結果が被測定液中の実際の溶存酸素濃度よりも大きく判定される可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、貯蔵部と、当該貯蔵部から延びる排出部とを有する収納体の貯蔵部内に貯蔵された、酸素と反応する指示薬を、排出部から排出して被測定液に注入し、その際に被測定液に生じる変化に基づいて被測定液中に含まれる溶存酸素の濃度を測定する場合において、測定精度を高めることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶存酸素濃度の測定方法は、貯蔵部と、当該貯蔵部から延びる排出部とを有する収納体の貯蔵部内に貯蔵された、酸素と反応する指示薬を、排出部から排出して被測定液に注入し、その際に被測定液に生じる変化に基づいて被測定液中に含まれる溶存酸素の濃度を測定するための方法であり、排出部内に滞留している指示薬の所定量を排出部から排出して廃棄する廃棄工程と、廃棄工程の後、貯蔵部に貯蔵された指示薬を排出部から排出して被測定液中に注入する注入工程と、指示薬により被測定液に生じる変化を判定する判定工程とを含んでいる。
【０００８】
ここで、排出部は、例えば、貯蔵部から延びかつ先端部に排出ノズルを有する、空気透過性を有する弾性チューブからなる。
【０００９】
本発明の他の観点に係る溶存酸素濃度の測定方法は、貯蔵部と、貯蔵部から延びる排出部とを有する収納体の貯蔵部内に貯蔵された、酸素と反応する指示薬を、排出部から排出して被測定液に注入し、その際に被測定液に生じる変化に基づいて被測定液中に含まれる溶存酸素の濃度を測定するための方法であり、貯蔵部に貯蔵された指示薬を排出部から排出して被測定液中に注入する注入工程と、指示薬により被測定液に生じる変化を判定する判定工程とを含み、異なる被測定液毎に注入工程と判定工程とを繰り返す場合において、判定工程の後、所定時間が経過しても注入工程が繰返されない場合は、排出部に滞留している指示薬の所定量を注入工程の前に予め排出部から排出して廃棄する廃棄工程をさらに含んでいる。
【００１０】
ここで、排出部は、例えば、貯蔵部から延びかつ先端部に排出ノズルを有する、空気透過性を有する弾性チューブからなる。また、この測定方法では、例えば、一定時間毎に廃棄工程を繰り返す。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の測定方法を実施可能な溶存酸素濃度測定装置が採用された蒸気ボイラ装置を説明する。図において、蒸気ボイラ装置１は、２台の蒸気ボイラ２と、各蒸気ボイラ２に給水を供給するための給水装置３と、溶存酸素濃度測定装置４とを主に備えている。
【００１２】
各蒸気ボイラ２は、給水装置３から供給される給水を加熱して蒸気を発生するためのものであり、発生した蒸気を送り出すための蒸気供給路５を個別に有している。なお、両蒸気供給路５は、一体化し、図示しない負荷装置に連絡している。給水装置３は、軟水装置６ａと脱酸素装置６ｂとをこの順に有する補給水の注水路６と、注水路６からの補給水を貯留するための給水タンク７と、給水タンク７内に貯留された給水を各蒸気ボイラ２に供給するための給水路８とを備えており、給水路８は、分岐して各蒸気ボイラ２に接続している。また、給水路８は、給水を蒸気ボイラ２に送り出すための給水ポンプ９を蒸気ボイラ２毎に有している。
【００１３】
溶存酸素濃度測定装置４は、脱酸素装置６ｂと給水タンク７との間において注水路６から分岐する測定試料供給路１０に接続されており、図２に示すように、測定セル２０、測定装置２１および指示薬供給装置２２を主に備えている。
【００１４】
測定セル２０は、例えば、アクリル樹脂を筒状に成形した透明な容器であり、上部に開口部２３を有している。また、測定セル２０の底部近傍の側部には、測定試料供給路１０に接続された試料導入路２６が設けられている。試料導入路２６は、測定試料供給路１０側から順にフイルター２７、定流量弁２８および電磁弁２９を有しており、測定試料供給路１０から供給される給水試料（被測定液の一例）を測定セル２０内に供給可能に設定されている。また、測定セル２０の側部には、開口部２３の近傍において、給水試料を外部に排出するための試料排出路３０が設けられている。
【００１５】
また、測定セル２０の底部には、攪拌装置３１が設けられている。攪拌装置３１は、攪拌子３２とステータ３３とを備えている。攪拌子３２は、測定セル２０の底部において回転可能に配置されており、磁石（図示せず）を内蔵している。ステータ３３は、攪拌子３２を取り囲むよう測定セル２０の外側に配置されており、電磁誘導コイルを備えている。この電磁誘導コイルには、電流が供給されるように設定されている。
【００１６】
測定装置２１は、給水試料の変色（透過光強度）を測定するためのものであり、測定セル２０を挟んで対向する発光体３６と受光体３７とを有している。発光体３６は、例えば、ＬＥＤである。一方、受光体３７は、例えば、フォトトランジスタである。
【００１７】
指示薬供給装置２２は、測定セル２０の開口部２３に着脱可能に配置されており、図３（指示薬供給装置２２を図２のＩＩＩ方向から見た縦断面図）に示すように、本体部３８、指示薬カセット３９および排出装置４０を主に備えている。本体部３８は、筒状の部材であり、図示しない装着具により、底部が測定セル２０の開口部２３に気密に着脱可能に装着されている。本体部３８の壁部には、上下方向に延びるスリット４１が形成されている。また、本体部３８の内部には、スリット４１と対向する内面に、弾性材料からなる押圧部材４２が上下方向に装着されている。
【００１８】
指示薬カセット３９は、容器４３と、指示薬の収納体４４とを備えている。容器４３は、本体部３８の上部に着脱可能に装着されており、収納体４４はこの容器４３内に収容されている。収納体４４は、酸素と反応して変色する指示薬（例えば、インジゴカルミン）が貯蔵された貯蔵部４５と、貯蔵部４５内の指示薬を外部に排出するための排出部４６とを有している。排出部４６は、例えばフッ素ゴム製のチューブからなり、貯蔵部４５から延びかつ先端部に排出ノズル４７を有している。この排出部４６は、本体部３８の内部を下方に向けて延びており、排出ノズル４７が開口部２３から測定セル２０内に挿入されている。なお、排出ノズル４７は、排出部４６内に給水試料が逆流するのを防止するための逆止弁を内蔵している（図示せず）。
【００１９】
排出装置４０は、収納体４４内に貯蔵された指示薬を排出させるためのものであり、図示しないモーターに接続された回転駆動軸４８、駆動アーム４９および押圧ローラ５０を主に備えている。回転駆動軸４８は、スリット４１の外側に配置されており、図３の反時計方向に回転可能である。駆動アーム４９は、一端が回転駆動軸４８に連結されており、他端に押圧ローラ５０が回転自在に装着されている。この駆動アーム４９は、回転駆動軸４８の回転により、図３に二点鎖線で示すように反時計方向に回転可能であり、この回転により、スリット４１部分において押圧ローラ５０が本体部３８から出入り可能に設定されている。
【００２０】
次に、上述の溶存酸素濃度測定装置４を用い、給水装置３から蒸気ボイラ２に供給される給水中の溶存酸素濃度を測定する方法を説明する。蒸気ボイラ装置１において、注水路６を流れる補給水は、軟水装置６ａで軟水化され、続いて脱酸素装置６ｂで脱酸素処理された後、給水として給水タンク７に貯留される。そして、給水タンク７に貯留された給水は、給水ポンプ９により給水路８を通じて各蒸気ボイラ２に供給される。各蒸気ボイラ２では、供給された給水を加熱して蒸気を発生し、この蒸気は、蒸気供給路５を通じて負荷装置に送り出される。
【００２１】
このような蒸気ボイラ装置１の運転中において給水中の溶存酸素濃度を測定する場合は、溶存酸素濃度測定装置４の電磁弁２９を開放状態に設定する。これにより、注水路６から給水タンク７に供給される補給水（以下、給水という）の一部は、測定試料供給路１０を流れ、試料導入路２６から測定セル２０内に流入する。ここで、給水中に含まれる夾雑物はフイルター２７により取り除かれる。また、測定セル２０内に流入する給水の流量は、定流量弁２８により制御される。測定セル２０内に連続的に流入する給水は、測定セル２０内を満たし、試料排出路３０から外部に連続的に排出される。このとき、ステータ３３の電磁誘導コイルに通電すると、それによって生じる磁場を攪拌子３２内の磁石が受け、それによって測定セル２０内の攪拌子３２が回転する。これにより、測定セル２０内に流入した給水は攪拌され、測定セル２０が給水により前洗浄される（前洗浄工程）。
【００２２】
上述のような前洗浄工程の後、ステータ３３の電磁誘導コイルへの通電を一旦停止し、また、電磁弁２９を閉鎖すると、測定セル２０内への給水の流入が断たれ、測定セル２０内において、図２に二点鎖線で示す水位までの所定量の給水が給水試料として貯留される。この結果、排出ノズル４７の先端部は、給水試料中に配置されることになる。この状態で測定装置２１を作動させて発光体３６から受光体３７に向けて光を照射し、給水試料の透過光強度（Ａ）を測定する。
【００２３】
次に、ステータ３３の電磁誘導コイルへの通電を開始して攪拌子３２の回転を再開し、同時に排出装置４０のモーターを駆動させて回転駆動軸４８を回転させる。この結果、駆動アーム４９が図３の反時計方向に回転し、それに伴って押圧ローラ５０が排出部４６を押圧部材３８に押圧しながら下方向に扱く。このような駆動アーム４９の回転動作を所定回数繰返すと、収納体４４の貯蔵部４５に貯蔵された指示薬は、給水試料の量に対応した所定量が排出部４６の排出ノズル４７から排出され、測定セル２０内に注入される（注入工程）。測定セル２０内に注入された指示薬は、攪拌子３２の回転により攪拌される給水試料中に溶解され、給水試料を変色させる。
【００２４】
次に、攪拌子３２の回転を停止した後、再度測定装置２１を作動させて発光体３６から受光体３７に向けて照射される光の透過光強度（Ｂ）を測定し、給水試料の変化（変色）を判定する（判定工程）。そして、透過光強度比（Ｂ／Ａ）を求め、予め作成された透過光強度比と溶存酸素濃度との検量線に基づいて、給水試料中の溶存酸素濃度を測定する。
【００２５】
このようにして給水試料中の溶存酸素濃度を測定した後、再度攪拌子３２を回転させると共に電磁弁２９を開放すると、測定セル２０内に貯留された、指示薬を含む給水試料は、試料導入路２６から新たに流入する給水により押し流され、試料排出路３０から外部に排出される。これにより、測定セル２０の洗浄が完了する（後洗浄工程）。
【００２６】
上述の蒸気ボイラ装置１において、給水装置３から蒸気ボイラ２に供給される給水中の溶存酸素濃度は、経時的に変化するため、断続的に監視する必要がある。このため、上述のような溶存酸素濃度の測定においては、時間をあけて測定試料供給路１０から異なる給水試料を繰り返し採取し、その溶存酸素濃度を測定するのが好ましい。
【００２７】
ところで、上述の溶存酸素濃度測定装置４において用いられる収納体４４の排出部４６は、通常、僅かな空気透過性を有している。このため、排出部４６内に滞留している指示薬は、測定用として使用される前に排出部４６を通じて外部から侵入する空気中の酸素と反応してしまう場合がある。このため、上述のような方法で溶存酸素濃度の測定を繰返す場合、上述の注入工程に先立って、収納体４４の排出部４６内に滞留している指示薬の所定量を予め排出して廃棄する廃棄工程を設けるのが好ましい。
【００２８】
このような廃棄工程は、通常、溶存酸素濃度を測定する毎に注入工程の前に実施するのが好ましい。このようにすれば、溶存酸素濃度の測定精度を高めることができる。この場合、廃棄工程は、例えば、前洗浄工程と同時に実施することができる。すなわち、測定セル２０の前洗浄中において、上述の注入工程と同様の要領で収納体４４の排出部４６から所定量の指示薬を排出する。排出された指示薬は、測定セル２０を通過する給水中に注入され、この給水と共に試料排出路３０から外部に廃棄される。
【００２９】
なお、収納体４４の排出部４６内に滞留している指示薬は、滞留時間に比例して、より多くの量が空気中の酸素と反応することになる。このため、上述のような廃棄工程において、排出部４６から廃棄する指示薬の所定量は、通常、指示薬が排出部４６内に滞留している時間の長さに比例して増加させるのが好ましい。すなわち、上述のような方法で溶存酸素濃度を繰返し測定する場合において、測定間隔時間の長さ（これは、判定工程の完了後、次の前洗浄工程が実施されるまでの時間に相当する）に比例して廃棄する指示薬の量を増加させるのが好ましい。なお、指示薬の廃棄量は、駆動アーム４９の回転動作の繰返し回数により調節することができる。
【００３０】
また、廃棄工程は、溶存酸素濃度の測定完了後、すなわち、判定工程の終了後、所定時間が経過しても次の溶存酸素濃度の測定が実施されない場合、すなわち、次の溶存酸素濃度の測定における注入工程が実施されない場合においてのみ、注入工程の前に実施されてもよい。なお、ここでの所定時間は、例えば、指示薬が排出部４６内において空気中の酸素と反応せずに安定に保持され得るものと考えられる時間である。廃棄工程をこのように設ければ、指示薬の消費量を最小限に抑制しつつ、給水試料中の溶存酸素濃度を高精度に測定することができる。なお、この場合、廃棄工程において廃棄する指示薬の上記所定量は、測定精度をより高めるために、上記所定時間の長さに比例して増加させるのが好ましい。或いは、廃棄工程は、同様の理由により、次の溶存酸素濃度の測定が実施されるまでの間、すなわち、次の溶存酸素濃度の測定における注入工程が実施されるまでの間、一定時間毎に繰り返し実施されてもよい。
【００３１】
因みに、このような廃棄工程の実施方法は、例えば、溶存酸素濃度の測定を不定期に繰返す場合や、蒸気ボイラ装置１の停電により溶存酸素濃度の測定間隔が長引いた場合等に有効である。
【００３２】
なお、溶存酸素濃度測定装置４には、電磁弁２９の開閉、ステーター３３の電磁誘導コイルに対する電流の供給、発光体３６の作動および回転駆動軸４８を回転駆動するためのモーターの作動を制御するための測定動作設定手段と、受光体３７からの信号情報を処理して給水試料中の溶存酸素濃度を算出するための演算手段とを備えた制御装置を設けてもよい。この場合、この制御装置に上述の測定方法手順をプログラムしておくと、上述の測定方法を自動化することができる。
【００３３】
上述の実施の形態では、蒸気ボイラへの給水中に含まれる溶存酸素の濃度を測定する場合について説明したが、本発明は、蒸気ボイラへの給水以外の各種の液（被測定液）中に含まれる溶存酸素の濃度を測定する場合についても同様に実施することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る溶存酸素濃度の測定方法は、貯蔵部と、貯蔵部から延びる排出部とを有する収納体の貯蔵部内に貯蔵された、酸素と反応する指示薬を、排出部から排出して被測定液に注入し、その際に被測定液に生じる変化に基づいて被測定液中に含まれる溶存酸素の濃度を測定する場合において、上述のような廃棄工程を設けているため、溶存酸素濃度の測定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定方法を実施可能な蒸気ボイラ装置の概略図。
【図２】前記測定方法を実施するための溶存酸素濃度測定装置の縦断面図。
【図３】前記溶存酸素濃度測定装置を構成する指示薬供給装置部分を図２のＩＩＩ方向から見た縦断面図。
【符号の説明】
４４ 収納体
４６ 排出部

Claims (5)

1. 貯蔵部と、前記貯蔵部から延びる排出部とを有する収納体の前記貯蔵部内に貯蔵された、酸素と反応する指示薬を、前記排出部から排出して被測定液に注入し、その際に前記被測定液に生じる変化に基づいて前記被測定液中に含まれる溶存酸素の濃度を測定するための方法であって、
   前記排出部内に滞留している前記指示薬の所定量を前記排出部から排出して廃棄する廃棄工程と、
   前記廃棄工程の後、前記貯蔵部に貯蔵された前記指示薬を前記排出部から排出して前記被測定液中に注入する注入工程と、
   前記指示薬により前記被測定液に生じる変化を判定する判定工程と、
   を含む溶存酸素濃度の測定方法。
2. 前記排出部は、前記貯蔵部から延びかつ先端部に排出ノズルを有する、空気透過性を有する弾性チューブからなる、請求項１に記載の溶存酸素濃度の測定方法。
3. 貯蔵部と、前記貯蔵部から延びる排出部とを有する収納体の前記貯蔵部内に貯蔵された、酸素と反応する指示薬を、前記排出部から排出して被測定液に注入し、その際に前記被測定液に生じる変化に基づいて前記被測定液中に含まれる溶存酸素の濃度を測定するための方法であって、
   前記貯蔵部に貯蔵された前記指示薬を前記排出部から排出して前記被測定液中に注入する注入工程と、
   前記指示薬により前記被測定液に生じる変化を判定する判定工程とを含み、
   異なる前記被測定液毎に前記注入工程と前記判定工程とを繰り返す場合において、前記判定工程の後、所定時間が経過しても前記注入工程が繰返されない場合は、前記排出部に滞留している前記指示薬の所定量を前記注入工程の前に予め前記排出部から排出して廃棄する廃棄工程をさらに含む、
   溶存酸素濃度の測定方法。
4. 前記排出部は、前記貯蔵部から延びかつ先端部に排出ノズルを有する、空気透過性を有する弾性チューブからなる、請求項３に記載の溶存酸素濃度の測定方法。
5. 一定時間毎に前記廃棄工程を繰り返す、請求項３または４に記載の溶存酸素濃度の測定方法。

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