JPH1062320A - 溶存オゾン濃度の測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ｐｐｂオーダーの溶存オゾン濃度を、現場にて
簡便に高精度で且つ安定な状態でモニターできる、溶存
オゾン濃度の測定方法及びその装置を提供する。 【構成】本発明の溶存オゾン濃度測定装置は、溶存オゾ
ンを負圧下で本体部１内部の気体中に移行させるための
通気性隔膜３と、通気性隔膜３の形状を保持するための
隔膜サポート４とが下部に設けられ、負圧下で気体中に
移行したオゾンの濃度を測定するための半導体ガスセン
サー８が内部に設けられた本体部１と、当該本体部１内
部に負圧を与えるための負圧形成手段６と、半導体ガス
センサー７により計測された溶存オゾンの濃度を表示す
るための表示部を含む計器部等により構成される。負圧
下で、溶存オゾンが通気性隔膜３を通過して本体部１内
部の気体中に移行され、その気体中のオゾン濃度を半導
体ガスセンサーで計測することにより、溶存オゾン濃度
を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶液中に溶存するオゾ
ン濃度を測定するための方法及びその装置に関する。特
に、低濃度、例えばｐｐｂオーダーの溶存オゾン濃度を
現場にて簡便に高精度で且つ安定な状態でモニターする
ために適するオゾン濃度の測定方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶存オゾン濃度の測定方法には紫
外線吸収式及び電気化学的ポーラログラフ式がある。

【０００３】紫外線吸収式溶存オゾン濃度測定方法と
は、試料水と試料水からオゾンを曝気したものとの間の
紫外線吸収量を各々測定し、その差を利用してオゾン濃
度を測定する方法である。

【０００４】しかし、紫外線吸収式溶存オゾン濃度測定
方法には低濃度の溶存オゾンを測定できるという利点が
ある反面、共存有機物質等の存在及び試料水の濁度のい
かんによっては測定誤差が大きくなり、また、廃水が出
るため応用に不便であるという欠点も有していた。

【０００５】一方、電気化学的ポーラログラフ式オゾン
濃度測定方法とは、通気性隔膜を通過した溶存オゾンを
直接センサー本体内にある電極表面に接触させ、電極表
面で還元反応が生ずる際の拡散電流値を測定することに
より溶存オゾン濃度を測定するものである。

【０００６】しかし、この方法は、オゾンに対する分解
能が高い反面、測定に到るまでの初期安定時間が長く、
ｐｐｂオーダーのオゾンを測定することが困難であり、
更に、通気性隔膜の表面上で一定の速度で試料水を流す
ことが必要となる不便がある等の欠点を併有するもので
あった。また、電気化学的ポーラログラフ式オゾン濃度
測定方法では、化学試薬の使用が必要となり紫外線吸収
式溶存オゾン濃度測定方法と同じように不便があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、よ
り簡易で、試料水の組成に影響されずより精確かつ安定
的で、且つ、安価な、ｐｐｂオーダーの溶存オゾンの連
続測定方法を提供するとともに、溶存オゾン濃度を測定
するのに適したセンサー装置を提供することをもその課
題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者達が上記課題を
解決するために鋭意研究を行った結果、溶液中で用いる
ことができないため、従来は溶存オゾン濃度の測定に用
いられなかった半導体ガスセンサーをこれに用いること
ができれば、従来技術とは全く異なる、上記課題の解決
を可能とする、溶存オゾンの測定方法及び溶存オゾンの
測定のための測定装置を提供できるとの知見を得るに至
り、その知見に基づき以下の発明を完成させたものであ
る。

【０００９】即ち、気体中でしか用いることのできない
半導体センサーを溶存オゾン濃度の測定に用いるため、
内部に半導体ガスセンサーを備えたケースのオゾン取入
口に通気性隔膜を設け、この通気性隔膜を介して測定対
象液に半導体ガスセンサーを臨ませ、ケース内の負圧化
により測定対象液中より溶存オゾンを気相としてケース
内部に移行させ、その気相中のオゾン濃度を半導体ガス
センサーで測定する、という方法により溶存オゾン濃度
を測定しようとするものである。

【００１０】また、この溶存オゾン濃度の測定方法に用
いるための装置は、ケースと、ケース内部に負圧を与え
るための負圧化手段と、ケースのオゾン取入口に配さ
れ、そして、ケース内の負圧により溶存オゾンを気相中
に移行させる通気性隔膜と、気相中に移行させられたオ
ゾンの濃度を検出するためにケース内部に設けられた半
導体ガスセンサーと、半導体ガスセンサーで検出した値
を表示するための表示手段を備えている。

【００１１】上記ケースはある程度の耐圧性と気密性
と、オゾンに対する耐性が要求される。従って、その素
材としては、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂或いはＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３１６等の
ステンレス鋼等が適している。

【００１２】上記負圧化手段は、ファン、真空ポンプを
含み、負圧を形成するために従来用いられる手段を広く
含むものとする。

【００１３】上記通気性隔膜は、液体不透過性の膜であ
り、オゾンを初めとする気体は透過するが、液体は透過
させない性質を持つものである。例えば、微孔性のポリ
四弗化エチレン−パ−フロロアルキルビニルエーテル膜
（ＰＦＡ）、ポリ四弗化エチレン−六弗化プロピレン膜
（ＦＥＰ）、ポリ四弗化エチレン膜（ＰＴＦＥ）等が通
気性隔膜の素材として使用可能である。具体的には、東
亜電波工業株式会社のＺＣＴ−２０３０（商品名）やオ
ービスフェア ラボラトリーズジャパン社の２９５６Ａ
（商品名）等を通気性隔膜の素材として用いることが可
能である。

【００１４】上記半導体ガスセンサーとしては、気相オ
ゾンの検出に従来から用いられている半導体センサーや
半導体薄膜センサーを用いる。

【００１５】なお、本出願でいう溶存オゾン濃度の測定
とは連続測定、バッヂ測定のいずれをも含むものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】

［第１実施例］図１を参考にして、本発明による溶存オ
ゾン濃度測定装置の実施形態を説明する。

【００１７】１はケースであり、２は負圧化手段として
の真空ポンプである。また、３は、チューブである。こ
のチューブ３により負圧化手段２とケース１が接続され
ている。

【００１８】ケース１にはオゾン取入口４が設けられて
いる。このオゾン取入口４には通気性隔膜５及び隔膜サ
ポート６がカバー７により取り付けられている。

【００１９】図１では、オゾン取入口４はケース１下部
から突出するように設けられている。これは、オゾン取
入口４に配した通気性隔膜５を介して後述の半導体ガス
センサー８を測定対象液２０に臨ませるのを容易にする
ためである。要するに、通気性隔膜５と測定対象液２０
の接触が容易となるようにオゾン取入口４を設ければ、
オゾン取入口４の形状は自由に選択できる。

【００２０】上記隔膜サポート６は、多孔の板状体であ
る。これは、通気性隔膜５の形状を維持するために必要
とされる。即ち、隔膜サポート６は、負圧によって通気
性隔膜５が本体内部側に窪んで変形したり破けたりする
のを防止するためのものである。なお、隔膜サポート６
には耐オゾン性が要求されるため、弗化系樹脂、塩化ビ
ニル樹脂、ステンレス鋼ＳＵＳ３１６等がその素材とし
て適している。

【００２１】カバー７は通気性隔膜５と隔膜サポート６
をオゾン取入口４に、交換可能に固定するために用いる
ものである。なお、カバーの固定方法は気密性を考慮し
た上で、適宜選択することができる。

【００２２】８は半導体ガスセンサーである。

【００２３】９は固定手段である。固定手段９により、
上記半導体ガスセンサー８がケース１内に固定される。
この固定手段９は、ケース１のどの部分からでも負圧を
与えることを可能とし、また、半導体ガスセンサー８の
容易な固定をも可能とするために多孔板を使用してい
る。

【００２４】１０は表示手段である。また、１１は、信
号伝達手段としてのリード線である。このリード線によ
り半導体ガスセンサー８が表示手段１０と接続されてい
る。

【００２５】［第２実施例］次に、図２を参照して本発
明による溶存オゾン濃度の測定装置の他の実施例を説明
する。この実施例は先の実施例と共通する部分があるの
で、共通部分は共通符号で説明することとして重複説明
は省略する。

【００２６】第２実施例も、ケース１内の半導体センサ
ー８に対して測定対象液２０を臨ませるものであり、そ
のために、ケース１のオゾン取入口４に通気性隔膜５が
設けられている。

【００２７】但し、第２実施例ではオゾン取入口４の上
部にサンプルカップ１２が設けられており、サンプルカ
ップ１２の開口部にはシャッター１３がサンプルカップ
１２に対して開閉自在に設けられている。なお、このよ
うな構成としたのは、第１実施例の場合と同様にオゾン
取入口４に配した通気性隔膜５を介して後述の半導体ガ
スセンサー８を測定対象液２０に臨ませるのを容易にす
るためである。

【００２８】なお、第２実施例では、表示部１０がケー
ス１と一体に設けられているおり、この点でも、第１実
施例と異なる。表示部１０はケース１と一体に設けても
ケース１と分離して設けてもよいが、ケース１の小型化
を考慮するならケース１外部に表示部１０を設けた方が
有利である。

【００２９】また、第１実施例、第２実施例ともに、負
圧化手段２をチューブ３を介してケース１と分離して設
けている。ここで、チューブ３を用いずに負圧化手段２
をケース１と一体として設けることもできる。但し、ケ
ース１自体の小型化を図ることにより、本装置の取扱を
容易とするには、負圧化手段２はケース１と分離して設
けた方が望ましい。

【００３０】更に、信号伝達手段１１とチューブ３を軟
弾性体で構成し表示手段１０と負圧化手段２を一体とす
れば、ケース１を小型化できると同時に装置全体が２つ
の大きな部分により構成されることとなるため、ケース
１の取扱が容易となり、現場で簡易に溶存オゾン濃度の
測定を可能とするという本発明の目的により一層沿った
ものとなり有利である。特に第１実施例では、負圧化手
段２と表示手段１０をケース１から分離して設けること
による利益が大きい。

【００３１】なお、図１、図２において、信号伝達手段
１１は、リード線としている。但し、ケース１側に発信
器を設け且つ表示手段１０側に受信機を設けることによ
りリード線によらないよう信号伝達手段１１を変更する
こともできる。

【００３２】次に、上述した溶存オゾン濃度の測定装置
の使い方を説明し、併せて、溶存オゾン濃度の測定方法
について言及する。

【００３３】本発明による溶存オゾン濃度の測定に当た
っては、まず、ケースのオゾン取入口４に設けられた通
気性隔膜５を介して測定対象液２０に半導体ガスセンサ
ーを臨ませる。要するに、通気性隔膜５と測定対象液２
０を接触させることが必要となる。第１実施例の装置で
言えば、突出部として設けられたオゾン取入口４を測定
対象液２０に差し込むことが必要であり、第２実施例の
装置で言えば、溶存オゾン取入口４の上部に設けられた
サンプルカップ１２に測定対象液２０を注ぐことが必要
である。

【００３４】次に、ケース１内部を負圧化手段２で負圧
化する。第２実施例の装置の場合は、負圧化にあたりシ
ャッター１３を閉じておくことが必要である。

【００３５】次に、ケース１内に設けられた半導体ガス
センサーで、ケース１内の気相中に含まれるオゾンの濃
度を測定する。ケース１内の気相中に含まれるオゾン濃
度は、溶存オゾン濃度に対応するので、これにより、溶
存オゾン濃度が間接的に測定されることになる。半導体
ガスセンサー８は敏感であり、また、正確であるので非
常に精度の高いデータが得られる。なお、上述のように
ケース１内の負圧はそれ程大きくする必要はない。但
し、溶存オゾン濃度は負圧に比例して検出されるので上
述の負圧は一定に保たれることが必要である。

【００３６】次に、半導体ガスセンサー８で検出した信
号を、伝達手段１１により表示手段１０に伝達し、表示
手段１０に表示する。

【００３７】以上の手順により溶存オゾン濃度が測定さ
れる。

【００３８】［試験結果］第１実施例の溶存オゾン濃度
の測定装置を用いて本発明の半導体ガスセンサー８の出
力と、溶存オゾン濃度の相関関係を調べた。溶存オゾン
濃度は荏原実業株式会社の「検たろうＣＸ−１００II」
（商品名）により測定した。この試験結果は図３に示さ
れている。

【００３９】測定した濃度範囲では、図３中のグラフは
直線となっており上記出力と溶存オゾン濃度は比例関係
を示している。これにより、本発明による方法及び装置
で求められた出力から溶存オゾン濃度を正確に求めうる
ことが立証された。また、本発明の半導体ガスセンサー
は、１ｐｐｂ溶存オゾン濃度程度から応答を示し、溶存
オゾン濃度が低い場合でも溶存オゾン濃度を検出できる
ことも立証された。

【００４０】さらに、ケース１内に与える負圧とオゾン
濃度を一定とし、ケース内を負圧化し始めてからの出力
の変化を測定した。この結果を図４で示している。

【００４１】図４から分かるように、本発明による装置
本件の方法によれば負圧化後３分以内に安定した出力が
得られることとなる。これにより、本発明によれば、容
器１に負圧を形成してから３分という短時間内に安定し
た出力を得られることが分かった。

【００４２】［比較例］本発明に係る溶存オゾン濃度の
測定装置において負圧を与えた場合と負圧を与えなかっ
た場合について比較試験を行った。この試験の結果は図
５に示すとおりである。

【００４３】０．１６ｐｐｍの溶存オゾンを含有する水
について、ケース１の内部に負圧を施さない比較例の場
合には、半導体ガスセンサー８の出力は殆どないが、負
圧を施した場合には、負圧の増加につれて半導体ガスセ
ンサー８の出力は大きくなり、約−１００ｍｍＨｇ以上
では、負圧を増加させても出力はほぼ一定となった。

【００４４】この結果により、安定した出力を得るには
−１００ｍｍＨｇ以上の負圧を与えるのが有利であると
いうことが示された。

【００４５】また、負圧を施さない場合には出力が殆ど
得られないことから、負圧化手段２を有する本発明の溶
存オゾン濃度の測定装置及び溶存オゾン濃度の測定方法
の有効性が示された。

【発明の効果】本発明は以上に説明したように構成され
ているので、簡易に、化学試薬を使うことなく、試料水
の組成に影響されず、精確かつ安定的に、且つ、安価
に、ｐｐｂオーダーの溶存オゾンの連続測定を可能とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願に係る溶存オゾン濃度測定装置の断面の
概略図。

【図２】本出願に係る溶存オゾン濃度測定装置の他の実
施態様の断面の概略図。

【図３】本出願に係る溶存オゾン濃度の測定装置で負圧
力を一定にして溶存オゾン濃度を測定した場合の、溶存
オゾン濃度と半導体ガスセンサーの出力の関係を表した
グラフ。

【図４】本出願に係る溶存オゾン濃度の測定装置でオゾ
ン濃度と負圧を一定にした場合の、負圧を与えてからの
時間と半導体ガスセンサーの出力の関係を表したグラ
フ。

【図５】本出願に係る溶存オゾン濃度の測定装置でオゾ
ン濃度を一定にして溶存オゾン濃度を測定した場合の、
負圧力と半導体ガスセンサーの出力の関係を表したグラ
フ。

【符号の説明】

１ ケース ２ 負圧化手段 ３ チューブ ４ オゾン取入口 ５ 通気性隔膜 ６ 隔膜サポート ７ カバー ８ 半導体ガスセンサー ９ 固定手段 １０ 表示手段 １１ 信号伝達手段 １２ サンプルカップ １３ シャッター ２０ 測定対象液

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に半導体ガスセンサーを備えたケー
   スのオゾン取入口に通気性隔膜を設け、この通気性隔膜
   を介して測定対象液に半導体ガスセンサーを臨ませ、ケ
   ース内の負圧化により測定対象液中より溶存オゾンをケ
   ース内部の気相中に移行させ、その気相中のオゾン濃度
   を半導体ガスセンサーで測定する、溶存オゾン濃度の測
   定方法。
2. 【請求項２】 ケース内部の負圧を−３０ｍｍＨｇ以上
   好ましくは−１００ｍｍＨｇ〜−５００ｍｍＨｇとし
   た、請求項１記載の溶存オゾン濃度の測定方法。
3. 【請求項３】 ケースと、ケース内部に負圧を与えるた
   めの負圧化手段と、ケースのオゾン取入口に配され、そ
   して、ケース内の負圧により溶存オゾンを気相中に移行
   させる通気性隔膜と、気相中に移行させられたオゾンの
   濃度を検出するためにケース内部に設けられた半導体ガ
   スセンサーと、半導体ガスセンサーで検出した値を表示
   するための表示手段とからなる溶存オゾン濃度の測定装
   置。
4. 【請求項４】 半導体ガスセンサーとして半導体センサ
   ー又は半導体薄膜センサーを用いた請求項３記載の溶存
   オゾン濃度の測定装置。
5. 【請求項５】 負圧化手段及び／又は表示手段をケース
   と一体化して又はケースから分離して設けたものである
   請求項３又は請求項４記載の溶存オゾン濃度の測定装
   置。