JPH01314938A - ガス濃度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、■水などの液体や■泥水などのスラリー状
の液状体物質の中に溶存しているガスの、濃度測定方法
に関するものである。

［従来の技術］ 液体中、なかんずく水中の溶存ガス濃度（特に酸素濃度
）を測定するには、隔膜を電極上に張ったガルバニ−型
の酸素センサが一般に用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記のガルバニ−型の酸素センサは、（１）寿
命が短い（劣化が激しい）； （２）特に高温度下、および液体の種類によっては（特
に被検知液に直接接するため）、センサの隔膜に損傷を
およぼすおそれがあるため、使えない場合がある； などの欠点がある。

［発明の目的］ そこで、液体中に直接浸漬するのでなく、間接的に液体
中の目的ガスの濃度を測定する方法を提供する。

［課題を解決するための手段］ 第１図のように。

（１）液体または液状態物質の中に、下端１４の開いた
パイプ１２を立て、その上端部を水面の上に出しておき
、 （２）水面の上に出ているパイプ１２の内部にガスセン
サ２４を設け。

（３）パイプ１２の下端からバイブ１２内に標準ガスを
吹きこんで、その標準ガスがパイプ１２内を気泡３０と
なって上昇するようにし、 （４）液体または液状態物質の中に溶存している測定対
象ガスが、上昇する前記気泡３０内にとりこまれ、水面
上において放出されて、前記ガスセンサ２４によって測
定されるようにする。

［その説明］ 水中に溶存する酸素濃度を測定する場合を例にとって説
明する。

水ｌＯの中にパイプ１２を直立させる。

パイプ１２は、下端１４が開いているものを用いる。

パイプ１２の下端１４近くに、標準ガス、たとえば窒素
ガスのガス吹込み口１６を設ける。

また、パイプ１２の上方（水面１１の下）に水の出口１
８を設ける。

パイプ１２の上端部は水面１１の上に出るようにする。

パイプ１２の上端２０は閉じていて、標準ガスの排出管
２２が連結しである。この管２２は細い方がよい。

水面１１から上のパイプ１２内に形成される上部室２３
内に、酸素センサ２４を設ける。酸素センサ２４には、
空中で使用できる任意の公知のものを用いることができ
る。

酸素センサ２４とパイプ１２の内面との間に隙ｆｌＪＪ
２６を形成し、ガスが通過できるようにする。

２８は標準ガスのボンベである。

［作　用］ 標準ガスとして、たとえば窒素ガスを用いるものとして
説明する。

ガスボンベ２８内の窒素ガスを、ガス吹込み口１６から
パイプ１２内に吹きこむ、すると、窒素ガスは気泡３０
となってパイプ１２内を上昇する。

すると、次のようになる。

すなわち、一般的にみて（−先ず気泡の場合を離れて）
、水中に酸素が溶存して、平衡状態になっているとき、
巨視的には何の変化も見られないが、微視的には、酸素
分子が相の界面を横切って移動し、その正負方向の数の
割合は等しくなっている。

言いかえれば、水中にとらえられている酸素分子の一部
がふたたび空中にとび出し、それと同数の空中の酸素分
子が水中にとび込んで溶ける。

これを気泡３０の場合にあてはめて見てみると、初め（
パイプ１２の下端にあるとき）、気泡３０内は窒素ガス
だけであり、その中に、回りの水中の酸素分子がとび込
んでくる。

上記のように、とび込んできた酸素分子のなかには、ま
た水中に戻るものもあるが、しばらくの間は、とび込ん
でくる分子の数が、戻る数よりも多い。

しかし、やがて両者の数が等しくなり、平衡状態になる
。

平衡状態になったときの、気泡３０内の酸素分子の数（
酸素濃度に比例）は、水中に溶存している酸素の濃度に
依存する（温度が一定の場合）。

以上のようになった気泡３０が水面１１に出ると破裂し
、内部にあった酸素は上部室２３内に放出される。

その酸素の濃度を酸素センサ２４が測定する。

なお、窒素ガスを送りこむ前は、上部室２３内には空気
が存在し、空気の中には酸素も存在するが、しばらく窒
素ガスを流すうちにパージされ、酸素センサ２４には気
泡３０が運んだ酸素だけが測定されるようになる。

実験によると、センサ２４の出力は、当初は不安定であ
るが、吹込み口１６への窒素ガスの送込みをしばらく続
けるうちに安定してくる。

この安定値と、水中の溶存酸素の濃度との間には、ヘン
リーの法則による一定の関係がある。

したがって、センサ２４によって水中の溶存酸素の濃度
を、間接的に測定することができる。

ただし、上記の、センサ出力と水中の溶存酸素の濃度と
の間の関係は、水の温度や窒素ガスの流量によっても変
化するので、補正が必要になる。

測定のすんだ酸素窒素ガスは隙間２６を通り排出管２２
から外部に排出される。

パイプ１２内の木は、気泡３０の上昇にともなって上方
に移動し、出口１８から出る。それにともなって水が下
端１４からパイプ１２内に流入するので、パイプ１２内
の水は常に新しく、パイプ内外の水の溶存酸素濃度は常
に等しい。

［上記の例以外の場合］ （１）標準ガスについて： この場合、標準ガスとして窒素ガスの代りに空気を用い
ることも原理的には可能である。しかし、そうすると、
酸素センサ２４を通過する空気の酸素濃度の変化はきわ
めてわずかで、かつ水中溶存の窒素ガスの影響も受ける
ので、好ましくない。

一般的にみて、標準ガスとしては、測定対象のガスを含
まない、単体のガスかの方がよい。

（２）以上は水中に溶存する酸素の場合について説明し
たが、もちろん測定対象は酸素に限らない。

（３）また、測定対象ガスの溶存する溶媒が、水以外の
液体の場合や、スラリー状の液状体物質の場合にも、本
発明は適用できる。

なお、スラリー状の液状体物質で、流れにくい場合は、
第１図に想像線で示したようにポンプ３２により強制的
に送りこんでもよい（出口１８のところでポンプにより
吸引してもよい）。

［発明の効果］ 液体または液状態物質の中に、下端の開いたパイプを立
て、当該パイプの上端部を水面の上に出しておき、水面
の上に出ているパイプの内部にガスセンサを設け；前記
パイプ内に、下端から標準ガスを吹きこんで、その標準
ガスがパイプ内を気泡となって上昇するようにし；液体
または液状態物質の中に溶存している測定対象ガスが、
上昇する前記気泡内にとりこまれ、水面上において放出
されて、前記ガスセンサによって測定されるようにした
ので、 液体または液状態物質に直接ガスセンサを接触させない
で、溶存するガスの濃度を測定することができる。

したがって、液体または液状態物質が、特に高温であっ
ても、また腐食性であっても、支障なく測定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置例の説明図。 １０：水　　　　　　１１：水面 １２：パイプ　　　　１４：下端 １６：ガス吹込み口　１８二出口 ２０：上端　　　　　２２：排出管 ２３：上部室　　　　２４：ガスセンサ２６：隙間　　
　　　２８：ガスポンベ３０：気泡　　　　　３２：ポ
ンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体または液状態物質の中に、下端の開いたパイプを立
   て、当該パイプの上端部を水面の上に出しておき、水面
   の上に出ているパイプの内部にガスセンサを設け；前記
   パイプ内に、下端から標準ガスを吹きこんで、その標準
   ガスがパイプ内を気泡となって上昇するようにし；液体
   または液状態物質の中に溶存している測定対象ガスが、
   上昇する前記気泡内にとりこまれ、水面上において放出
   されて、前記ガスセンサによって測定されるようにする
   、ガス濃度測定方法。