JPH10332566A - 発生ガス計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生ガスの特定成分を１つの装置で連続して
測定することができる発生ガス計測装置を提供する。 【解決手段】 発生したガス量を液体の重量や液位等の
液体変化に換算して求めるものであり、発生するガスの
ｐＨ特性と重量や液位等の液体換算の増加，減少の特性
を対応させることによって、発生ガスの特定成分を１つ
の装置で連続して測定する。特異成分（例えば、酸性ガ
スあるいはアルカリ性ガス）を特異的に吸収するガス吸
収剤を密閉容器２１内部に備え、発生ガスによる密閉容
器２１内の体積変化または圧力変化でガス検出を行うガ
ス検出部２と、密閉容器２１内の体積変化または圧力変
化を液体の重量や液位変化に換算する換算部３とを備え
た構成とし、換算部の換算値の増減量によってガス発生
量を求める、ガス吸収剤の特性と換算部の換算値の増減
特性によって発生ガス性を識別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発生ガスを計測す
る装置に関し、生分解度の評価や腐食性ガスによる工業
部品の腐食評価に適用することができる計測装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】環境中や、化学薬品，プラスチック製
造，プラスチック加工，廃棄物処理等の各種工程中、あ
るいは環境汚染や加工食品の保存，賞味試験の測定にお
いて、発生するガスを用いて、各種の測定を行うことが
知られている。例えば、有機化合物の化学物質は、炭
素，窒素，硫黄，水素，ハロゲン等の元素から構成され
ており、有機化合物が分解されると、炭素からは酸性ガ
スである炭酸ガスが発生し、窒素からはアルカリ性ガス
であるアンモニアガスが発生する。

【０００３】従来、炭酸ガスは非分散型赤外計で計測す
ることはできるが、アンモニアガスは計測が困難であ
り、そこで発生ガスはそれぞれ別の測定装置で測定して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス測定装置で
は、各種の発生ガスを１つの測定装置で同時に測定する
ことはできないという問題点があり、また、連続測定も
困難であるという問題もある。そこで、本発明は従来の
ガス測定装置の問題点を解決し、発生ガスの特定成分を
１つの装置で連続して測定することができる発生ガス計
測装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、発生したガス
量を液体の重量や液位等の液体の物量変化に換算して求
めるものであり、発生するガスのｐＨ特性と重量や液位
等の液体換算の増加，減少の特性を対応させることによ
って、特定成分の発生ガスを１つの装置で連続して測定
するものである。

【０００６】本発明の発生ガス計測装置は、特定成分を
特異的に吸収するガス吸収剤を密閉容器内部に備え、発
生ガスによる密閉容器内の体積変化または圧力変化によ
ってガス検出を行うガス検出部と、密閉容器内の体積変
化または圧力変化を液体の重量や液位の物量変化に換算
する換算部とを備えた構成とし、換算部の換算値の増減
量によってガス発生量を求めるものであり、ガス吸収剤
の特性と換算部の換算値の増減特性によって発生ガスの
成分を識別する。

【０００７】ガス検出部は、発生ガスによる密閉容器内
の圧力変化又は体積変化によってガスの発生を検出する
部位であり、ガス吸収剤がアルカリ吸収剤の場合には酸
性ガスを吸収し、ガス吸収剤が酸性吸収剤の場合にはア
ルカリ性ガスを吸収する。従って、密閉容器内のガス吸
収剤がアルカリ吸収剤である場合に酸性ガスが発生する
と、酸性ガスはガス吸収剤に吸収され、密閉容器内は減
圧あるいは体積が減少する。また、発生ガスがアルカリ
性ガスの場合には、アルカリ性ガスはガス吸収剤に吸収
されないため、密閉容器内は加圧あるいは体積が増加す
る。

【０００８】また、密閉容器内のガス吸収剤が酸吸収剤
である場合にアルカリ性ガスが発生すると、アルカリ性
ガスはガス吸収剤に吸収され、密閉容器内は減圧あるい
は体積が減少する。また、発生ガスが酸性ガスの場合に
は、酸性ガスはガス吸収剤に吸収されないため、密閉容
器内は加圧あるいは体積が増加する。

【０００９】換算部は、ガス検出部の密閉容器内の圧力
変化あるいは体積変化を液体の重量や液位の物量変化に
換算する部位である。ガス吸収剤の吸収特性や発生ガス
の成分によって、例えば、ガス吸収剤が吸収するガスお
よび発生ガスが酸性かアルカリ性かによって、換算され
る液体の重量や液位の変化は増加あるいは減少する。換
算部はこの液体の重量変化や液位変化を計測し、計測し
た重量変化や液位変化から密閉容器内の発生ガスを求め
ることができる。

【００１０】本発明の発生ガス計測装置によれば、ガス
検出部の密閉容器内に特定成分を特異的に吸収するガス
吸収剤を配置し、密閉容器内でガスを発生させるか、あ
るいは発生したガスを密閉容器内に導入する。発生ガス
がガス吸収剤に吸収される性質である場合には、発生ガ
スはガス吸収剤に吸収される。このとき、密閉容器の内
容積が一定である場合には密閉容器内の圧力は減圧さ
れ、密閉容器の内圧が一定である場合には密閉容器内の
体積は減少する。また、発生ガスがガス吸収剤に吸収さ
れない性質である場合には、発生ガスはガス吸収剤に吸
収されない。このとき、密閉容器の内容積が一定である
場合には密閉容器内の圧力は加圧され、密閉容器の内圧
が一定である場合には密閉容器内の体積は増加する。

【００１１】換算部はガス検出部の圧力変化あるいは体
積変化を受け、これを液体の重量変化や液位変化に換算
し、換算した重量変化や液位変化によって、発生ガスを
計測する。また、ガス吸収剤の特性と重量や液位の変化
の増減によって、発生ガスの性質を知ることができる。

【００１２】本発明の実施態様において、ガス吸収剤は
酸性ガス吸収剤あるいはアルカリ性ガス吸収剤とするこ
とができる。本発明の実施態様において、換算部は、内
部に液体を有しその液体量がガス検出部の圧力変化ある
いは体積変化で変化する密閉液体容器と、前記密閉液体
容器中の液体と連通する液体を収納する計量容器と、計
量容器の重量を計測して密閉液体容器の液体量の変化量
を計測する計測装置によって構成することができる。

【００１３】本発明の実施態様において、換算部が備え
る密閉液体容器および計測容器内に収納する液体を水と
することができ、発生ガスのガス量を水の重量や液位で
計測することができる。

【００１４】本発明の実施態様において、換算部が備え
る密閉液体容器内にｐＨ試薬を注入することにより、発
生ガスが酸性ガスであるかあるいはアルカリ性ガスであ
るかを検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の発生ガス
計測装置を説明するための概略構成ブロック図である。
図１において、本発明の発生ガス計測装置１は、発生ガ
スを検出するためのガス検出部２と検出したガス量を液
体の重量に換算して検出する換算部３を備える。なお、
以下の構成例では、発生ガスのガス量を液体に重量に換
算して計測する重量換算の例について示す。

【００１６】ガス検出部２は外気との連通を制御するこ
とができる密閉容器２１を備え、容器内部に発生ガスの
導入を行うことができる。図１の構成では、密閉容器２
１内に試料ｓを導入し、試料ｓの分解や化学反応によっ
てガスを発生する構成を示している。なお、図１の構成
に限らず、発生ガスの密閉容器２１内に他の発生機構で
発生したガスを導入する構成とすることもできる。他の
発生機構で発生したガスを導入は、図示しない連通管等
を介して行うことができる。

【００１７】密閉容器２１内には、ガス吸収剤を配置し
たガス吸収剤容器２２を設ける。以下、ガス吸収剤とし
て、酸吸収剤あるいはアルカリ吸収剤を用いた場合につ
いて説明する。ガス吸収剤は、密閉容器２１内の発生ガ
スに対して吸収特性がある場合には該ガスを吸収し、発
生ガスによる密閉容器内の圧力変化又は体積変化によっ
てガスの発生を検出する。ガス吸収剤がアルカリ吸収剤
の場合には酸性ガスを吸収し、ガス吸収剤が酸吸収剤の
場合にはアルカリ性ガスを吸収する。

【００１８】密閉容器２１内にアルカリ吸収剤を配置し
たとき、酸性ガスが発生すると、酸性ガスはガス吸収剤
に吸収され、密閉容器２１内は減圧あるいは体積が減少
する。また、発生ガスがアルカリ性ガスの場合には、ア
ルカリ性ガスはガス吸収剤に吸収されないため、密閉容
器２１内は加圧あるいは体積が増加する。

【００１９】また、密閉容器２１内に酸吸収剤を配置し
たとき、アルカリ性ガスが発生すると、アルカリ性ガス
はガス吸収剤に吸収され、密閉容器２１内は減圧あるい
は体積が減少する。また、発生ガスが酸性ガスの場合に
は、酸性ガスはガス吸収剤に吸収されないため、密閉容
器２１内は加圧あるいは体積が増加する。なお、密閉容
器２１は恒温槽２３内に収納され、容器内の温度制御を
行い、挿入した試料ｓの分解や化学反応を促進させるこ
とができる。

【００２０】密閉容器２２は三方バルブ２４を介して重
量換算部３と連結され、三方バルブ２４のバルブ操作に
よって、密閉容器２１内の圧力を外気圧と圧力平衡をと
ったり、密閉容器２１内の気体の一部を重量換算部３に
移動させることができる。

【００２１】重量換算部３は、内部に液体３４を有しそ
の液体量がガス検出部２の圧力変化あるいは体積変化で
変化する密閉液体容器３１と、密閉液体容器３１中の液
体３４と連通する液体３５を収納する計量容器３２と、
計量容器３２の重量を計測して密閉液体容器３１の液体
量の変化量を計測する計測装置３３を備える。

【００２２】密閉液体容器３１中の気体部分と密閉容器
２１の間の接続は三方バルブ２４を間に挟んだ管によっ
て行われ、又、密閉液体容器３１中の液体部分と計測容
器３２中の液体部分の間の接続は管によって行われる。

【００２３】三方バルブ２４が密閉液体容器３１中の気
体部分と密閉容器２１の間を連通する位置に切り換えた
場合には、密閉液体容器３１内の圧力あるいは体積が変
化すると、密閉液体容器３１の液面および液量は密閉液
体容器３１内の圧力変化あるいは体積変化に応じて変化
する。この液面レベルおよび液量の変化量は、密閉容器
２１内の発生ガスの量の変化量に対応している。さら
に、密閉液体容器３１中の液体部分と計測容器３２の液
体部分は管によって連通しているため、密閉液体容器３
１の液面レベルおよび液量が変化すると、計量容器３２
の液面レベルおよび液量も変化する。この計量容器３２
の液面の面レベルおよび液量の変化量は、密閉液体容器
３１内の液面レベルおよび液量の変化量に対応してい
る。従って、計量容器３２の液面レベルおよび液量の変
化量は、密閉容器２１内の発生ガスの量の変化量に対応
することになる。

【００２４】計量装置３３は、計量容器３２の液面レベ
ルおよび液量の変化量を重量変化量として計測し、密閉
容器２１内の発生ガスの量の変化量を重量に換算して求
めることができる。計量装置３３は、例えば、自動計測
が可能な天秤を用いることによって自動測定が可能とな
り、また、記録装置を設置することによってデータの収
集も自動で行うことができる。

【００２５】次に、本発明の発生ガス計測装置１の動作
について図２，３のフローチャート、および図４，５の
動作説明図を用いて説明する。なお、図２，３，４，５
に示す動作例では、密閉容器内において試料からガスが
発生する場合を示している。

【００２６】図２のフローチャートは、ガス吸収剤とし
て酸性ガスを吸収する酸吸収剤を用いた場合を示してい
る。密閉容器２１内に試料ｓを入れ（ステップＳ１）、
ガス吸収剤容器２２内に酸吸収剤を入れ（ステップＳ
２）、恒温槽２３によって試料ｓを加熱する。この加熱
によって、試料ｓは微生物による生分解や熱分解、ある
いは化学反応を起こし、試料ｓの組成元素に基づく成分
のガスを発生する（ステップＳ３）。このとき、三方コ
ック２４を操作して、密閉容器２１を外気と連通させ、
密閉容器２１内の圧力を大気圧に調圧し、調圧後に密閉
容器２１と密閉液体容器３１とを連通させる（ステップ
Ｓ４）。

【００２７】試料ｓから発生するガスが酸性である場合
には、発生ガスは酸吸収剤に吸収される。図４は発生ガ
スがガス吸収剤に吸収される吸収ガスの場合を示してい
る。発生ガスがガス吸収剤に吸収されると、密閉容器２
１内の圧力が低下し、密閉液体容器３１内の気体を減圧
に対応した量だけ吸引する。この減圧によって、密閉液
体容器３１内の液面レベルは上昇し、同上昇量に対応す
る液量を計量容器３２から吸い上げる。これによって、
計量容器３２内の液量は減少し、液面レベルも下降す
る。

【００２８】他方、試料ｓから発生するガスがアルカリ
性である場合には、発生ガスは酸吸収剤に吸収されな
い。図５は発生ガスがガス吸収剤に吸収される非吸収ガ
スの場合を示している。発生ガスがガス吸収剤に吸収さ
れない場合には、密閉容器２１内の圧力はこの発生ガス
によって上昇し、密閉液体容器３１内の気体を加圧に対
応した量だけ押し出す。この加圧によって、密閉液体容
器３１内の液面レベルは下降し、同下降量に対応する液
量を計量容器３２に送り出す。これによって、計量容器
３２内の液量は増加し、液面レベルも上昇する。

【００２９】計測装置３３はこの計測容器３２内の液体
量の変化を重量に換算し、減量である場合には（ステッ
プＳ５）、発生ガスは酸性ガスであると判定して酸性ガ
スの計測を行い、重量換算量から発生ガスの発生量を求
める（ステップＳ６）。又、増量である場合には（ステ
ップＳ５）、発生ガスはアルカリ性ガス等の非酸性ガス
であると判定して計測を行い、重量換算量から発生ガス
の発生量を求める（ステップＳ７）。

【００３０】図３のフローチャートは、ガス吸収剤とし
てアルカリ性ガスを吸収するアルカリ吸収剤を用いた場
合を示している。密閉容器２１内に試料ｓを入れ（ステ
ップＳ１１）、ガス吸収剤容器２２内にアルカリ吸収剤
を入れ（ステップＳ１２）、恒温槽２３によって試料ｓ
を加熱する。この加熱によって、試料ｓは微生物による
生分解や熱分解、あるいは化学反応を起こし、試料ｓの
組成元素に基づく成分のガスを発生する（ステップＳ１
３）。このとき、三方コック２４を操作して、密閉容器
２１を外気と連通させ、密閉容器２１内の圧力を大気圧
に調圧し、調圧後に密閉容器２１と密閉液体容器３１と
を連通させる（ステップＳ１４）。

【００３１】試料ｓから発生するガスがアルカリ性であ
る場合には、発生ガスはアルカリ吸収剤に吸収される。
この場合には、前記図４で示した動作と同様にして、計
量容器３２内の液量は減少し、液面レベルも下降する。
他方、試料ｓから発生するガスが酸性である場合には、
発生ガスはアルカリ吸収剤に吸収されない。この場合に
は、前記図５と同様の動作によって、計量容器３２内の
液量は増加し、液面レベルも上昇する。

【００３２】計測装置３３はこの計測容器３２内の液体
量の変化を重量に換算し、減量である場合には（ステッ
プＳ１５）、発生ガスはアルカリ性ガスであると判定し
てアルカリ性ガスの計測を行い、重量換算量から発生ガ
スの発生量を求める（ステップＳ１６）。又、増量であ
る場合には（ステップＳ１５）、発生ガスは酸性ガス等
の非アルカリ性ガスであると判定して計測を行い、重量
換算量から発生ガスの発生量を求める（ステップＳ１
７）。また、密閉液体容器３１内の液体中にｐＨ試薬を
注入しておくと、密閉容器２１から連通管を通して送ら
れたガスが密閉液体容器３１内の液体中に溶けてｐＨ試
薬を変色させ、発生するガスの種別判定に用いることが
できる。

【００３３】図６，７は、本発明の発生ガス計測装置を
アニリンの微生物による生分解度評価に適用した例を示
している。アニリンは、炭素元素と窒素元素を有してお
り、微生物による生分解によって炭素からは炭酸ガスが
発生し、窒素からはアルカリが発生する。

【００３４】そこで、本発明の発生ガス計測装置におい
て、ガス吸収剤として水酸化ナトリウムを用い、図２の
フローチャートに従って計測を行うと、炭酸ガスが発生
した場合には、炭酸ガスは水酸化ナトリウムに吸収され
て計測容器の液量は減少する。又、アンモニアが発生し
た場合には、アンモニアは水酸化ナトリウムに吸収され
ないため計測容器の液量は増加し、ｐＨ試薬が変色す
る。又、アンモニア以外の酸素やメタンが発生した場合
には、計測容器の液量は増加し、ｐＨ試薬は変色しな
い。図６は炭酸ガスの発生変化量の測定例を表し、又図
７はアンモニアの発生変化量の測定例を表している。

【００３５】また、本発明の発生ガス計測装置を化学物
質生分解度評価装置に適用することができる。図８は化
学物質生分解度評価装置の一構成例である。図８におい
て、化学物質生分解度評価装置４は、試料を分解する生
分解部１２と、生分解で発生する酸性ガスあるいはアル
カリ性ガスを計測する計測部１３と、生分解で生成され
る容器を分析する分析部と、発生ガスが酸性あるいはア
ルカリ性であることを確認する確認部４１，４２を備え
る。この化学物質生分解度評価装置４において、生分解
部１２をガス検出部２とし、計測部１３を換算部３とす
ることによって、本発明の発生ガス計測装置を適用する
ことができる。

【００３６】なお、上記説明では、換算部における換算
を液体の重量換算で行っているが、液体の液面レベルで
換算することもでき、重量換算と同様に、自動計測およ
びデータの自動収集を行うことができる。

【００３７】従って、本発明の発生ガス計測装置は、化
学薬品，プラスチック製造，プラスチック加工，廃棄物
処理，環境保全等の分野や、加工食品の保存，賞味試験
等の分野など各種分野において適用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発生ガスの特定成分を１つの装置で連続して測定するこ
とができる発生ガス計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発生ガス計測装置を説明するための概
略構成ブロック図である。

【図２】本発明の発生ガス計測装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図３】本発明の発生ガス計測装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図４】本発明の発生ガス計測装置の動作を説明するた
めの動作説明図である。

【図５】本発明の発生ガス計測装置の動作を説明するた
めの動作説明図である。

【図６】アニリンの生分解による発生ガスの本発明の発
生ガス計測装置による測定例である。

【図７】アニリンの生分解による発生ガスの本発明の発
生ガ計測装置による測定例である。

【図８】本発明の発生ガス計測装置を適用した化学物質
生分解度評価装置の一構成例図である。

【符号の説明】

１…発生ガス計測装置、２…ガス検出部、３…換算部、
２１…密閉容器、２２…ガス吸収剤容器、２３…恒温
槽、２４…三方バルブ、３１…密閉液体容器、３２…計
量容器、３３…計量装置、３４…液体、ｓ…試料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定成分を特異的に吸収するガス吸収剤
   を密閉容器内部に備え、発生ガスによる密閉容器内の体
   積変化又は圧力変化に基づいてガス検出を行うガス検出
   部と、前記密閉容器内の体積変化又は圧力変化を液体の
   変化に換算する換算部とを備え、換算部の換算値の増減
   量によってガス発生量を求めることを特徴とする発生ガ
   ス計測装置。