JPS59174748A - 溶存ガス濃度測定装置 - Google Patents
溶存ガス濃度測定装置Info
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- JPS59174748A JPS59174748A JP58048646A JP4864683A JPS59174748A JP S59174748 A JPS59174748 A JP S59174748A JP 58048646 A JP58048646 A JP 58048646A JP 4864683 A JP4864683 A JP 4864683A JP S59174748 A JPS59174748 A JP S59174748A
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/49—Systems involving the determination of the current at a single specific value, or small range of values, of applied voltage for producing selective measurement of one or more particular ionic species
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、溶存ガス濃度測定装置−に係り、軽水炉９重
水炉等における炉水中の溶存酸素濃度及び溶存水素濃度
を測定できる溶存ガス濃度測定装置に関するものである
。
水炉等における炉水中の溶存酸素濃度及び溶存水素濃度
を測定できる溶存ガス濃度測定装置に関するものである
。
第１図に、室温の試料水中の溶存酸素濃度定量用の検出
器として従来より使用されている。隔膜式酸素電極の基
本構造を示した（Ｍ−Ｌ、Ｈｉｃ）ｕｎａｎＨ″Ｍｅａ
ｓｙｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ］）ｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｑ
ｘｐｅｎ”。
器として従来より使用されている。隔膜式酸素電極の基
本構造を示した（Ｍ−Ｌ、Ｈｉｃ）ｕｎａｎＨ″Ｍｅａ
ｓｙｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ］）ｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｑ
ｘｐｅｎ”。
Ｊｏｂｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ ５ｅｎｓ 工ｎｃ、 （１
９７８））。試料水中の溶存している酸素は、隔膜４を
透過して電解液１１内に侵入する。この酸素は、作用電
極１０上で（１）式に従いＯＨ−に還元され、対極５と
０２ ＋ ２ Ｈ２０＋４ ｅ −→４０Ｈ−−−−（
１）の間に電流が生ずる。この電流を酸流計９で検出す
る。作用或極蝋位は、電位差計７及び直流電源８により
目的の電位に維持される。作用イ極電位の変化に伴う一
流の基本的な変化を、第２図に示す。第２図のＡ点は酸
素還元反応の平衡醒位であシ、酸素還元反応は進行しな
い９作用電極型位をさらに卑の方向に変化させると、（
１）式の還元反応が進行して還元屯流が生じる。この直
流は、平衡ａｔ電位近では藏・鏡表面における電子移動
速度が律速であり、作用或極准位が卑な方向に変化する
につれて増大するが、やがて電位に依存しない一定値を
示すようになる。これは酸素の隔膜透過速度が律速とな
るためであシ、この時の電流は限界電流と呼ばれ、試料
水中の酸素濃度に比例する値となる。この限界電流を生
ずる電位領域内のいずれか一点の電位を選択し、作用′
Ｉｔ極螺位をその値に維持して一流を測定することによ
り、酸素の定量が可能となる。電位をさらに卑にすると
電流は再び増大するが、これは（２）式に示すＨ“の還
元反応が、酸素還元に伴って進行するためである。
９７８））。試料水中の溶存している酸素は、隔膜４を
透過して電解液１１内に侵入する。この酸素は、作用電
極１０上で（１）式に従いＯＨ−に還元され、対極５と
０２ ＋ ２ Ｈ２０＋４ ｅ −→４０Ｈ−−−−（
１）の間に電流が生ずる。この電流を酸流計９で検出す
る。作用或極蝋位は、電位差計７及び直流電源８により
目的の電位に維持される。作用イ極電位の変化に伴う一
流の基本的な変化を、第２図に示す。第２図のＡ点は酸
素還元反応の平衡醒位であシ、酸素還元反応は進行しな
い９作用電極型位をさらに卑の方向に変化させると、（
１）式の還元反応が進行して還元屯流が生じる。この直
流は、平衡ａｔ電位近では藏・鏡表面における電子移動
速度が律速であり、作用或極准位が卑な方向に変化する
につれて増大するが、やがて電位に依存しない一定値を
示すようになる。これは酸素の隔膜透過速度が律速とな
るためであシ、この時の電流は限界電流と呼ばれ、試料
水中の酸素濃度に比例する値となる。この限界電流を生
ずる電位領域内のいずれか一点の電位を選択し、作用′
Ｉｔ極螺位をその値に維持して一流を測定することによ
り、酸素の定量が可能となる。電位をさらに卑にすると
電流は再び増大するが、これは（２）式に示すＨ“の還
元反応が、酸素還元に伴って進行するためである。
２ Ｈ” ＋ ２６− →Ｈ２−−−（２）。
試料水中に、酸素とともに水素が存在する場合、隔膜を
水素が透過し、（３）式に従い酸化される際にＨ２→２
Ｈ” ＋ ２８− −−−（３）生ずる酸化電流が
干渉し、第２図の破線で示す如く酸素ｉ元に伴う出カｄ
流が減少して測定の妨害となることが従来天日られてぃ
た。この妨害を避けるため、従来は、第２図のＢ点で示
すＨ２酸化反応の平衡電位付近に作用成極電位を維持し
て酸声還元ｔｊ流を測定し、酸素濃度のみを定量するこ
と実施例 上記のように、従来の手法は水素酸化電流を妨害電流と
みなして酸素定量のためこれを除くことのみが主眼とさ
れており、この電流を用いて水素を同時計測することに
関しては着目されていなかった。
水素が透過し、（３）式に従い酸化される際にＨ２→２
Ｈ” ＋ ２８− −−−（３）生ずる酸化電流が
干渉し、第２図の破線で示す如く酸素ｉ元に伴う出カｄ
流が減少して測定の妨害となることが従来天日られてぃ
た。この妨害を避けるため、従来は、第２図のＢ点で示
すＨ２酸化反応の平衡電位付近に作用成極電位を維持し
て酸声還元ｔｊ流を測定し、酸素濃度のみを定量するこ
と実施例 上記のように、従来の手法は水素酸化電流を妨害電流と
みなして酸素定量のためこれを除くことのみが主眼とさ
れており、この電流を用いて水素を同時計測することに
関しては着目されていなかった。
本発明の目的は、試料液中の溶存酸素濃度及び溶存水ｇ
峡度を測定できる溶存ガス痰度測定装置を提供するとあ
る。
峡度を測定できる溶存ガス痰度測定装置を提供するとあ
る。
本発明の特徴は、遡源装置が、水ｇ酸化反応の平衡気位
よシ界なｉ［位を発生する第１電源装置と、酸素還元反
応の平衡「江泣よシ貴な電位を発生する第２醒源装置と
からなシ、戒極捷たけ対極の第１心源装置及び第２シ源
装置に対する接続を切換える手段を有することにある。
よシ界なｉ［位を発生する第１電源装置と、酸素還元反
応の平衡「江泣よシ貴な電位を発生する第２醒源装置と
からなシ、戒極捷たけ対極の第１心源装置及び第２シ源
装置に対する接続を切換える手段を有することにある。
本発明は、従来の隔Ｊ莫式溶存酸素計において、試料水
中に溶存水素が酸素と共に存在する場合、妨害１屯流と
して現われる水素の酸化〒１１．流が、作用屯極甑位を
貢方向に変化させるととにより限界電流を生じ、また、
この限界電流を生じる電位領域が、酸素成極に使用する
隔膜の透過係゛波、及び厚さを適当に調整することによ
り、酸素還元の限界電流を生ずる電位領域と重なるとい
う現象を見い出したことによってなされたものである。
中に溶存水素が酸素と共に存在する場合、妨害１屯流と
して現われる水素の酸化〒１１．流が、作用屯極甑位を
貢方向に変化させるととにより限界電流を生じ、また、
この限界電流を生じる電位領域が、酸素成極に使用する
隔膜の透過係゛波、及び厚さを適当に調整することによ
り、酸素還元の限界電流を生ずる電位領域と重なるとい
う現象を見い出したことによってなされたものである。
以下、本発明の実施例を第３図から第７図まで７を用い
て説明する。第３図は溶存酸素水素計の概略図である。
て説明する。第３図は溶存酸素水素計の概略図である。
本実施例の溶存酸素水素計は室温のみならず、高温試料
水中の酸素、水素譲朋の検出も可能な装置管でめる。溶
存酸素水素計は検出器本体６と、これを収納する耐圧溶
器１２、及び電圧計７．４流計９、保獲鑞極用電源１４
、作用電極用電源１５、作用電極１０上１６及び双接点
スイッチ１７からなる外部心気回路より構成される。
水中の酸素、水素譲朋の検出も可能な装置管でめる。溶
存酸素水素計は検出器本体６と、これを収納する耐圧溶
器１２、及び電圧計７．４流計９、保獲鑞極用電源１４
、作用電極用電源１５、作用電極１０上１６及び双接点
スイッチ１７からなる外部心気回路より構成される。
外部電気回路は、検出器本体６内の゛成極（これについ
ては後述）に接続されている。検出器本体６の表面に、
酸素及び水素を透過する隔膜４が設置され、その内部に
電解液１１が封入される。電解液１１中に多孔性の作用
成極１０、多孔性の保護成極１８、作用電極用対極５及
び保護ｄ極用対極１９が配置され、これらの電極は検出
器本体６に取付けられる。溶存酸素水素計には高温試料
水測定のため、検出器の耐久性を同上させるための装置
が装備されている。すなわち、検出器本体６にはベロー
ズ２０が設けられ、検出器本体６内の電解１ｌｌＯ熱膨
張を吸収する。オた、隔膜４は、多孔性金属フィルター
１３と多孔性作用電極１０で挾んで支持され、隔膜４の
耐久性を向上させている。このため、ベローズ２０の伸
張に伴ってベローズ２０の張力の増大により生じる電解
液１１の圧力の増大から隔膜４が破損することが防止さ
れる。また、試料水は試料水入口１から耐圧容器１２内
に入り、試料水出口２から流出する。耐圧容器１２には
試料水が満たされ、検出器本体６全体がこの中に浸され
ているので、試料水と電解液１１との間に圧力の均衡が
常に保たれ、検出器本体６及びＭ、ｌＩ鳩４が破損する
ことは無い。前述したように検出器は高温、高圧の試料
水中においても破損すること無く、測定を行うことが出
来る。検出器本体６は、四ふつ化エチレン樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の耐熱性樹脂で製作される。隔膜には、１５
０μｍの膜厚を持つ四ふつ化エチレン樹脂が使用される
。作用電極用対極５及び保護電極用対極１９には、高温
においても分解せず、安定で信頼性の高いＡｇ／ＡｇＣ
Ａ’に極が用いられる。これに伴い、電解液１１にはＣ
ｔ−イオンを含むアルカリ溶液、ｒｌＪえば１ｍｏｔ／
４のＫ ＯＨｌ及び１ｍｏｌ／ｌのＫＣｌを含む水溶液
が用いられる。
ては後述）に接続されている。検出器本体６の表面に、
酸素及び水素を透過する隔膜４が設置され、その内部に
電解液１１が封入される。電解液１１中に多孔性の作用
成極１０、多孔性の保護成極１８、作用電極用対極５及
び保護ｄ極用対極１９が配置され、これらの電極は検出
器本体６に取付けられる。溶存酸素水素計には高温試料
水測定のため、検出器の耐久性を同上させるための装置
が装備されている。すなわち、検出器本体６にはベロー
ズ２０が設けられ、検出器本体６内の電解１ｌｌＯ熱膨
張を吸収する。オた、隔膜４は、多孔性金属フィルター
１３と多孔性作用電極１０で挾んで支持され、隔膜４の
耐久性を向上させている。このため、ベローズ２０の伸
張に伴ってベローズ２０の張力の増大により生じる電解
液１１の圧力の増大から隔膜４が破損することが防止さ
れる。また、試料水は試料水入口１から耐圧容器１２内
に入り、試料水出口２から流出する。耐圧容器１２には
試料水が満たされ、検出器本体６全体がこの中に浸され
ているので、試料水と電解液１１との間に圧力の均衡が
常に保たれ、検出器本体６及びＭ、ｌＩ鳩４が破損する
ことは無い。前述したように検出器は高温、高圧の試料
水中においても破損すること無く、測定を行うことが出
来る。検出器本体６は、四ふつ化エチレン樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の耐熱性樹脂で製作される。隔膜には、１５
０μｍの膜厚を持つ四ふつ化エチレン樹脂が使用される
。作用電極用対極５及び保護電極用対極１９には、高温
においても分解せず、安定で信頼性の高いＡｇ／ＡｇＣ
Ａ’に極が用いられる。これに伴い、電解液１１にはＣ
ｔ−イオンを含むアルカリ溶液、ｒｌＪえば１ｍｏｔ／
４のＫ ＯＨｌ及び１ｍｏｌ／ｌのＫＣｌを含む水溶液
が用いられる。
試料水中の酸素及び水素は、隔膜４を透過して作用電極
１０の電極孔２１内の電解液１１中に入り、電極孔２１
内を拡散する間に電極孔２１内面で作用電１侃１０の゛
電位に応じてそれぞれ還元、あるいは酸化される。この
ため、作用電極用、対極５との間に電流が流れる。酸素
及び水素を含む試料水中における作用電極１０と作用電
極用対極５の間に流れるは流と、作用電極電位との関係
を第４図に示す。第４図において、還元電流を負の電流
として示した。酸素、水素の共存する試料水中では第４
図の破線で示す電流が観測される。これは、酸素の還元
電流と水素の酸化電流が干渉し合って生じるものである
。Ａ点は従来例として示したものと同様、酸素還元反応
の平衡電位であシ、酸素の還元反応は進行しない。しか
し、電位を上記平衡電位よシも卑にすると（１）式に従
い還元反応が進行し、第４図上部の実線３０で示す還元
電流が生じる。さらに電位を奥方向に変化させると酸素
還元反応の限界電流が得られ、Ｃ点より卑の電位では（
２）式に従うＨ′″の還元゛反応が並行して進行するよ
うになる。限界電流は溶イ（、Ｏを濃度に比例するので
、これを用いて浴荘０２濃度が定款できる。Ｃ点は（３
）式に従う水素の酸化反応の平衡眠ｂγであり、酸素還
元反応と対称的に、この電位より賞の、０；位領域では
、（３）式の、水素酸化反応が進行して、第４図下部の
実線３１で示す酸化電流が生じる。さらに責な電位領域
では水素酸化反応の限界電流を生じる。この水素酸化反
応の限界′電流は、酸素還元反応と同様に、試料水内の
溶存水素１／Ａ度に比例して増大するので、この限界電
流の値から溶存水素濃度を定量できる。
１０の電極孔２１内の電解液１１中に入り、電極孔２１
内を拡散する間に電極孔２１内面で作用電１侃１０の゛
電位に応じてそれぞれ還元、あるいは酸化される。この
ため、作用電極用、対極５との間に電流が流れる。酸素
及び水素を含む試料水中における作用電極１０と作用電
極用対極５の間に流れるは流と、作用電極電位との関係
を第４図に示す。第４図において、還元電流を負の電流
として示した。酸素、水素の共存する試料水中では第４
図の破線で示す電流が観測される。これは、酸素の還元
電流と水素の酸化電流が干渉し合って生じるものである
。Ａ点は従来例として示したものと同様、酸素還元反応
の平衡電位であシ、酸素の還元反応は進行しない。しか
し、電位を上記平衡電位よシも卑にすると（１）式に従
い還元反応が進行し、第４図上部の実線３０で示す還元
電流が生じる。さらに電位を奥方向に変化させると酸素
還元反応の限界電流が得られ、Ｃ点より卑の電位では（
２）式に従うＨ′″の還元゛反応が並行して進行するよ
うになる。限界電流は溶イ（、Ｏを濃度に比例するので
、これを用いて浴荘０２濃度が定款できる。Ｃ点は（３
）式に従う水素の酸化反応の平衡眠ｂγであり、酸素還
元反応と対称的に、この電位より賞の、０；位領域では
、（３）式の、水素酸化反応が進行して、第４図下部の
実線３１で示す酸化電流が生じる。さらに責な電位領域
では水素酸化反応の限界電流を生じる。この水素酸化反
応の限界′電流は、酸素還元反応と同様に、試料水内の
溶存水素１／Ａ度に比例して増大するので、この限界電
流の値から溶存水素濃度を定量できる。
これら酸素の還元反応に対する電流Ｉ０２、水素の酸化
反４に対する電流工π２の作用電極電位の変化に伴う変
化はそれぞれ（４）式、（５）式で示される。
反４に対する電流工π２の作用電極電位の変化に伴う変
化はそれぞれ（４）式、（５）式で示される。
ここでＥは作用電極電位であり、また、Ｅ８゜Ｅ３はそ
れぞれ、酸素還元反応、及び水素酸化反応の平衡電位に
対応する作用電極電位である。
れぞれ、酸素還元反応、及び水素酸化反応の平衡電位に
対応する作用電極電位である。
ＡＯ２＋ ｄｏ２＋ ＢＯ２ｒ及びＡｇ２ ＋ ｄＨｚ
＋ ＢＩ３は検出器の装置定数である。これらはそれ
ぞれ酸素のみを含む試料水及び水素のみを含む試料水中
で酸素還元電流、及び水素酸化電流を測定することによ
り求められる。また、Ｓは隔膜及び作用電極の面積であ
る。これらのうちＡＯ２＋ ｄｏ２＋ ＡＦ［２、ｄ［
Ｉ２は電解液組成作用電極の材質で決まる定数でありま
たＢＯ２、及びＢＩ３は、正の値をもち、隔膜４ρ厚さ
に比例し、また、それぞれ溶存酸素濃度と酸素の隔膜透
過係数との積及び溶存水素濃度と水素の隔膜透過係数と
の積に反比例する定数である。
＋ ＢＩ３は検出器の装置定数である。これらはそれ
ぞれ酸素のみを含む試料水及び水素のみを含む試料水中
で酸素還元電流、及び水素酸化電流を測定することによ
り求められる。また、Ｓは隔膜及び作用電極の面積であ
る。これらのうちＡＯ２＋ ｄｏ２＋ ＡＦ［２、ｄ［
Ｉ２は電解液組成作用電極の材質で決まる定数でありま
たＢＯ２、及びＢＩ３は、正の値をもち、隔膜４ρ厚さ
に比例し、また、それぞれ溶存酸素濃度と酸素の隔膜透
過係数との積及び溶存水素濃度と水素の隔膜透過係数と
の積に反比例する定数である。
（４）式及び（５）式は、Ｂｏ２及びＢ１１２の値が大
きい程電流Ｉｏ２及びＩＨ２はより平衡電位に近い電位
領域で作用電極電位に依存しない一定値となる。従って
、各々の電流には限界電流が存在する。
きい程電流Ｉｏ２及びＩＨ２はより平衡電位に近い電位
領域で作用電極電位に依存しない一定値となる。従って
、各々の電流には限界電流が存在する。
隔膜４の材質により決定される隔膜４の透過係数Ｐと、
隔膜４の厚さｂ及び試料水中の水素濃度あるいは酸素一
度Ｃとの間に得られる（６）式の関係がある。前述の限
界′電流は、（６）式の前の値が小さい程よｐ平衡電位
に近い電位領域で得られるようになる。すなわち、透過
係数Ｐ１及び濃度Ｃが小さく、膜厚が大きい程、限界電
流は、より平衡電位に近いに位で得られる。
隔膜４の厚さｂ及び試料水中の水素濃度あるいは酸素一
度Ｃとの間に得られる（６）式の関係がある。前述の限
界′電流は、（６）式の前の値が小さい程よｐ平衡電位
に近い電位領域で得られるようになる。すなわち、透過
係数Ｐ１及び濃度Ｃが小さく、膜厚が大きい程、限界電
流は、より平衡電位に近いに位で得られる。
第５図に、四ふつ化エチレン樹脂製の隔膜４を用い、２
８５Ｃ，溶存酸素濃度１．２１ｐ、溶存水素濃度０．１
２Ｐの試料水中における隔膜４の膜厚変化に対する限界
電流が発生する電位の推移を示す。
８５Ｃ，溶存酸素濃度１．２１ｐ、溶存水素濃度０．１
２Ｐの試料水中における隔膜４の膜厚変化に対する限界
電流が発生する電位の推移を示す。
酸素還元反応、水素酸化反応とも、膜厚を増大させるに
従い、より平衡電位に近い電位で限界電流が生じるよう
になる。膜厚が１５０μｍ以上では、酸素還元反応、水
素酸化反応の限界電流を生じる電位領域が重なるように
なる。（４）式から、膜厚１５０μｍ以上の隔膜４を用
いれば、上記の溶存酸素濃度及び溶存水素濃度以下のい
ずれの濃度においても、限界電流を生ずる電位領域に重
なシが存在することは保証される。
従い、より平衡電位に近い電位で限界電流が生じるよう
になる。膜厚が１５０μｍ以上では、酸素還元反応、水
素酸化反応の限界電流を生じる電位領域が重なるように
なる。（４）式から、膜厚１５０μｍ以上の隔膜４を用
いれば、上記の溶存酸素濃度及び溶存水素濃度以下のい
ずれの濃度においても、限界電流を生ずる電位領域に重
なシが存在することは保証される。
試料水中の溶存酸素濃度、溶存水素濃度測定に際しては
、第３図の作用電極用電源１５及び作用電極用電源１６
の電圧をそれぞれ第４図のＢ点及びＣ点の値に調整する
。Ｂ点は上記の水素酸化反応及び酸素還元反応のどちら
の限界電流をも生じうる６位である。また、Ｃ点は水素
酸化反応の平衡電位である。最初に、双接点スイッチ１
７を作用電極用電源１５側に接続して、作用電極１０に
Ｂ点の電位を印加し、出力電流Ｉｎを測定する。
、第３図の作用電極用電源１５及び作用電極用電源１６
の電圧をそれぞれ第４図のＢ点及びＣ点の値に調整する
。Ｂ点は上記の水素酸化反応及び酸素還元反応のどちら
の限界電流をも生じうる６位である。また、Ｃ点は水素
酸化反応の平衡電位である。最初に、双接点スイッチ１
７を作用電極用電源１５側に接続して、作用電極１０に
Ｂ点の電位を印加し、出力電流Ｉｎを測定する。
この電流ＩＢは酸素還元反応の限界電流と水素酸化反応
の限界電流の総和の電流である。次に双接点スイッチ１
７を作用電極用電源１６側に接続して、作用電極１０に
Ｃ点の電位を印加し、電流Ｉｃを測定する。Ｃ点より卑
の電位では水素の酸化反 １応は進行しないので、
電流Ｉｃは水素酸化電流を含まず酸素還元反応の限界電
流である。電流Ｉｃ ｉから溶存酸素濃度を定量
することが可能であり、また、第４図から明らかなよう
に（力式で示す電流ＩＢと電流ＩｃＯ差の電流ＩＤから
、溶存水索漠 １度を定量することが可能である。
の限界電流の総和の電流である。次に双接点スイッチ１
７を作用電極用電源１６側に接続して、作用電極１０に
Ｃ点の電位を印加し、電流Ｉｃを測定する。Ｃ点より卑
の電位では水素の酸化反 １応は進行しないので、
電流Ｉｃは水素酸化電流を含まず酸素還元反応の限界電
流である。電流Ｉｃ ｉから溶存酸素濃度を定量
することが可能であり、また、第４図から明らかなよう
に（力式で示す電流ＩＢと電流ＩｃＯ差の電流ＩＤから
、溶存水索漠 １度を定量することが可能である。
膜厚１５０μｍＩ ｎ＝Ｉ ｎ−Ｉ ｃ ’
−・・・・・・（力の四ぶつ化エチレン樹
脂隔膜を用い、２８５Ｃの試料水中で測定を行った場合
のＩｃ、Ｉｎの値と温存酸素、水素濃度との関係を第６
Ｍ、第７図に示した。
−・・・・・・（力の四ぶつ化エチレン樹
脂隔膜を用い、２８５Ｃの試料水中で測定を行った場合
のＩｃ、Ｉｎの値と温存酸素、水素濃度との関係を第６
Ｍ、第７図に示した。
検出器内の電解液中には、電解液封入時に、空気中から
溶存した酸素や不純物イオン等が含まれ １ている
。また、作用電極用対極５表面で電極反応 ［によ
り生成するｋｇｃｔから、昇温に伴いＡｇ＋イオン等が
溶出し電解液中に蓄積される。これらが作用電極４の表
面に拡散して作用電極１０で還元 １されることに
よって生じる妨害電流の発生を防ぐ ゛ため、電解
液１工中に保護電極１８及びそれに対句する保護電極用
対極１９を設け、妨害成分を還元除去する。また、作用
電極１０にＣ点の電位を印加したまま長く保持すると、
試料水から侵入する水素が酸化されずに電解液１１中に
一蓄積されて水素濃度定量の際に誤差を生ずるので、Ｃ
点における測定終了後は印加電位をＢ点の電位に下げて
そのまま保持する。
溶存した酸素や不純物イオン等が含まれ １ている
。また、作用電極用対極５表面で電極反応 ［によ
り生成するｋｇｃｔから、昇温に伴いＡｇ＋イオン等が
溶出し電解液中に蓄積される。これらが作用電極４の表
面に拡散して作用電極１０で還元 １されることに
よって生じる妨害電流の発生を防ぐ ゛ため、電解
液１工中に保護電極１８及びそれに対句する保護電極用
対極１９を設け、妨害成分を還元除去する。また、作用
電極１０にＣ点の電位を印加したまま長く保持すると、
試料水から侵入する水素が酸化されずに電解液１１中に
一蓄積されて水素濃度定量の際に誤差を生ずるので、Ｃ
点における測定終了後は印加電位をＢ点の電位に下げて
そのまま保持する。
本実施例においては、隔膜４として１５０μｍυ四ぶつ
化エチレン樹脂膜を用いたが、これ以上り膜厚を持つ隔
膜でも適用できる。また、ポリイミド、シリコンゴム等
の酸素、水素の透過係数の大きい耐熱性樹脂も適用可能
である。膜厚の大きな隔膜４を用いる場合、酸素、水素
の隔膜透過係数が減少し、出力電流は減少するが、出力
電流は両膜４及び作用電極１０の面積に比例して増大す
るので、隔膜４及び作用電極１００面積を増太さきるこ
とによシ、改善が可能である。試料水中の容存酸素、水
素濃度に関しては、本実施例においてはそれぞれ、１．
２１ｐ以下、０．１２−以下に限定したが、よシ高い濃
度の溶存水素、酸素濃度の定量は膜厚を増大させること
により可能である。また、軽水炉においては溶存酸素は
１．０解以下、溶存水素は０．ＩＰ以下であるので、軽
水炉への適用は十分可能である。対極にはＡｇ／ＡｇＣ
ｔ電極の他、Ａｇ／ＡｇＢｒ、 Ａｇ／ＡｇｚＳＯ４，
入ｇ／Ａｇｓ ＰＯａ 。
化エチレン樹脂膜を用いたが、これ以上り膜厚を持つ隔
膜でも適用できる。また、ポリイミド、シリコンゴム等
の酸素、水素の透過係数の大きい耐熱性樹脂も適用可能
である。膜厚の大きな隔膜４を用いる場合、酸素、水素
の隔膜透過係数が減少し、出力電流は減少するが、出力
電流は両膜４及び作用電極１０の面積に比例して増大す
るので、隔膜４及び作用電極１００面積を増太さきるこ
とによシ、改善が可能である。試料水中の容存酸素、水
素濃度に関しては、本実施例においてはそれぞれ、１．
２１ｐ以下、０．１２−以下に限定したが、よシ高い濃
度の溶存水素、酸素濃度の定量は膜厚を増大させること
により可能である。また、軽水炉においては溶存酸素は
１．０解以下、溶存水素は０．ＩＰ以下であるので、軽
水炉への適用は十分可能である。対極にはＡｇ／ＡｇＣ
ｔ電極の他、Ａｇ／ＡｇＢｒ、 Ａｇ／ＡｇｚＳＯ４，
入ｇ／Ａｇｓ ＰＯａ 。
Ｐｂ／Ｐｂ３Ｏ４等も、高温で信頼性が高く適用可能で
ある。これに伴い、電解液１１はそれぞれＢｒ−イオン
、ＳＯニーイオン、ＰＯニーイオン等を含む水溶液とな
る。また、作用電極としては金を用いたが、白金、イン
ジウム等の酸化されにくい貴金属の適用も可能である。
ある。これに伴い、電解液１１はそれぞれＢｒ−イオン
、ＳＯニーイオン、ＰＯニーイオン等を含む水溶液とな
る。また、作用電極としては金を用いたが、白金、イン
ジウム等の酸化されにくい貴金属の適用も可能である。
本実施例は水素酸化反応の平衡電位より卑な電位で直流
を測定し、この値から酸素濃度を定量し、この直流とＢ
点における電流から水素濃度を求めることも可能である
。この場合、ＩＪ”ｊｔ元反応に基づく電流値を差し引
いた値を用いて定量を行う。
を測定し、この値から酸素濃度を定量し、この直流とＢ
点における電流から水素濃度を求めることも可能である
。この場合、ＩＪ”ｊｔ元反応に基づく電流値を差し引
いた値を用いて定量を行う。
また、水素酸化反応の平衡電位より貢な電位においても
、水素酸化電流が、酸素還元反応の限界電流の要求誤差
範囲内である電位領域であれば、こ酸素濃度、水素濃度
を定量することが可能である。
、水素酸化電流が、酸素還元反応の限界電流の要求誤差
範囲内である電位領域であれば、こ酸素濃度、水素濃度
を定量することが可能である。
また、本実施例では０点において酸素の限゛界１流を求
めて酸素を定量し、この値とＢ点における電流値との差
から水素濃度を定量したが、Ａ点において水素酸化反応
の限界電流から水素濃度を求め、この値と、Ｂ点の電位
における電流との差が −ら酸素濃度を求めることも
可能である。この場合、酸素還元反応の平衡電位より責
な電位で電流を測定し、この値から水素濃度を定量する
ととも可能であシ、また、酸素還元反応の平衡電位より
卑な電位でも、水素の限界電流に比べ、要求誤差範囲内
の酸素還元電流を生ずる′電位領域内であれば、このｍ
位領域内で［に流を測定し、水素（濃度を定量し、この
値とＢ点の１毬位における４流から酸素濃度を求めるこ
とも可能である。
めて酸素を定量し、この値とＢ点における電流値との差
から水素濃度を定量したが、Ａ点において水素酸化反応
の限界電流から水素濃度を求め、この値と、Ｂ点の電位
における電流との差が −ら酸素濃度を求めることも
可能である。この場合、酸素還元反応の平衡電位より責
な電位で電流を測定し、この値から水素濃度を定量する
ととも可能であシ、また、酸素還元反応の平衡電位より
卑な電位でも、水素の限界電流に比べ、要求誤差範囲内
の酸素還元電流を生ずる′電位領域内であれば、このｍ
位領域内で［に流を測定し、水素（濃度を定量し、この
値とＢ点の１毬位における４流から酸素濃度を求めるこ
とも可能である。
以上、本実施例によれば、高温試料水中の溶存水素、酸
素濃度を、試料水を冷却することなく単一の検出器で分
別測定できる効果がある。すなわち、本実施例によれば
、単の検出器で試料水中の溶存酸素濃度、溶存酸素濃度
を分別定量することかできるので、溶存酸素及び溶存水
素計測システムの大幅な簡略化を図ることが可能である
。また、本実施例は炉水温度の試料水中において溶存酸
素、溶存水素を測定する目的の検出器にも適用可能であ
る。軽水炉では炉水中に酸素、水素及び過酸化水素等が
存在し、過酸化水素と水素との再結合、過酸化水素の酸
素の熱分解等によ）、炉水からサンプリングした試料水
の冷却操作中に酸素、水素＃度が変化するため、試料水
柚冷却することなく、直接酸累、水素謎度を測定するこ
とが可能となる。
素濃度を、試料水を冷却することなく単一の検出器で分
別測定できる効果がある。すなわち、本実施例によれば
、単の検出器で試料水中の溶存酸素濃度、溶存酸素濃度
を分別定量することかできるので、溶存酸素及び溶存水
素計測システムの大幅な簡略化を図ることが可能である
。また、本実施例は炉水温度の試料水中において溶存酸
素、溶存水素を測定する目的の検出器にも適用可能であ
る。軽水炉では炉水中に酸素、水素及び過酸化水素等が
存在し、過酸化水素と水素との再結合、過酸化水素の酸
素の熱分解等によ）、炉水からサンプリングした試料水
の冷却操作中に酸素、水素＃度が変化するため、試料水
柚冷却することなく、直接酸累、水素謎度を測定するこ
とが可能となる。
本実施例によれば、炉水からサンプリングした高温の試
料水中の溶存酸素一度、溶存水素濃度を単一の検出器で
直接１分別ａ＋＋］冗することかり能であるので、炉水
に対する水素注入量の１ｌｌＪ Ｘ＋ 、炉水水質は理
等に極めて有力な手段を供しうる。
料水中の溶存酸素一度、溶存水素濃度を単一の検出器で
直接１分別ａ＋＋］冗することかり能であるので、炉水
に対する水素注入量の１ｌｌＪ Ｘ＋ 、炉水水質は理
等に極めて有力な手段を供しうる。
本発明によれば、１つの検出器で液体中に溶存している
酸素及び水素の濃度を容易に検出することができる。
酸素及び水素の濃度を容易に検出することができる。
第１図は従来の隔膜式溶存酸素計の基本構造を示す縦断
面概略図、第２図は第１図に示す溶存酸朱計の出力電流
の作用電極電位に伴う変化を示す特性図、第３図は本発
明の好適な一丸弛例の縦断面図、第４図は第３図に示す
溶存酸素水素計を溶存酸素、水素が共存する試料水に適
用した場合に得られる出力電流の概略を示す特性図、第
５図は第３図に示す実施例に使用する隔膜の厚さの変化
に伴う出力１砿流の変化を示した特性図、第６図及び第
７図は第３図に示す実施例の出力電流１■ｃ１およびＩ
Ｄと潜仔酸素濃度及び溶存水素濃度との関係〜を示す特
性図である。 １・・・試料水入口、２・・・試料水出口、３・・・試
料水、４・・・隔膜、５・・・作用電極用対極、６・・
・検出器本体、７・・・電位差計、８・・・作用電極用
電源、９・・・電流計、ｌＯ・・・作用電極、１１・・
・電解液、１２・・・耐圧容器、１３・・・多孔性金属
フィルター、１４・・・保護電極用電源、１５・・・作
用電極用電源Ａ１１６・・・作用電極′用電源Ｂ、１７
・・・双接点スイッチ、１８・・・保護電極、１９・・
・保護成極用対極、２０・・・ベローズ。 ｑ 叡２図 、／％＃１ｆｔ＆電４１ （〆−Ｉｓ、ｒｆｇ）′川 薯４ｚ ｆ乍ｆｌｌＥイケ噛ζ４ヴ、（〆 Ｖ、Σすす班２ノイ
乍６弓１ヒノイ４噛にイα （ｙ、ｙｓ、クプ本辷〕第
２目 邊ｒチ峠葦−タ漠／ｌ （βＰボッ
面概略図、第２図は第１図に示す溶存酸朱計の出力電流
の作用電極電位に伴う変化を示す特性図、第３図は本発
明の好適な一丸弛例の縦断面図、第４図は第３図に示す
溶存酸素水素計を溶存酸素、水素が共存する試料水に適
用した場合に得られる出力電流の概略を示す特性図、第
５図は第３図に示す実施例に使用する隔膜の厚さの変化
に伴う出力１砿流の変化を示した特性図、第６図及び第
７図は第３図に示す実施例の出力電流１■ｃ１およびＩ
Ｄと潜仔酸素濃度及び溶存水素濃度との関係〜を示す特
性図である。 １・・・試料水入口、２・・・試料水出口、３・・・試
料水、４・・・隔膜、５・・・作用電極用対極、６・・
・検出器本体、７・・・電位差計、８・・・作用電極用
電源、９・・・電流計、ｌＯ・・・作用電極、１１・・
・電解液、１２・・・耐圧容器、１３・・・多孔性金属
フィルター、１４・・・保護電極用電源、１５・・・作
用電極用電源Ａ１１６・・・作用電極′用電源Ｂ、１７
・・・双接点スイッチ、１８・・・保護電極、１９・・
・保護成極用対極、２０・・・ベローズ。 ｑ 叡２図 、／％＃１ｆｔ＆電４１ （〆−Ｉｓ、ｒｆｇ）′川 薯４ｚ ｆ乍ｆｌｌＥイケ噛ζ４ヴ、（〆 Ｖ、Σすす班２ノイ
乍６弓１ヒノイ４噛にイα （ｙ、ｙｓ、クプ本辷〕第
２目 邊ｒチ峠葦−タ漠／ｌ （βＰボッ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電解液を内蔵する容器と、前記容器に設けられて前
記容器外の試料液と前記電解液が接する隔膜と、前記゛
電解液に浸漬されて前記容器に取付けられる電極及び対
極と、前記電極と前記対極に接続される゛電源装置と、
前記電極と前記対極との間に流れる電流を測定する手段
とからなる溶存ガス濃度測定装置において、前記電源装
置が、水素酸化反応の平衡電位より卑な電位を発生する
第１電源装置と、酸素還元反応の平衡電位より賞な電位
を発生する第２電源装置とからなり、前記電極または前
記対極の前記第１電源装置及び前記第２電源装置に対す
る接続を切換える手段を有することを特徴とする溶存ガ
ス濃度測定装置。 ２、電解液を内蔵する容器と、前記容器に設けられて前
記容器外の試料液と前記電解液が接する隔膜と、前記電
解液にｖａされて前記容器に取付けられる第１電極及び
第１対極と、前記第１電極と前記第１対極に両統された
電源装置と、前記第１電極と前記第１対極との間に流れ
る電流を測定する手段とからなる溶存ガス濃度測定装置
において、前記電源装置が、水素酸化反応の平衡電位よ
り卑な電位を発生する第１電源装置−と、酸素還元反応
の平衡電位より責な電位を発生する第２電源装置とから
なシ、前記第１電極または前記第１対極の前記第１電源
装置及び前記第２亀源装置に対する接続を切換える手段
を有し、前記電解液に浸漬される第２電極及び第２対極
を、前記第１電極と前記第１．対極の間で前記容器に取
付け、第３の電源装置を前記第２電極及び前記第２対極
に接続したことを特徴とする溶存ガス濃度測定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58048646A JPS59174748A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 溶存ガス濃度測定装置 |
| CA000450218A CA1210065A (en) | 1983-03-25 | 1984-03-22 | Method and apparatus for measuring dissolved gas concentrations |
| EP84103230A EP0122511B1 (en) | 1983-03-25 | 1984-03-23 | Method and apparatus for measuring simultaneously concentrations of dissolved gas |
| DE8484103230T DE3473176D1 (en) | 1983-03-25 | 1984-03-23 | Method and apparatus for measuring simultaneously concentrations of dissolved gas |
| US06/746,010 US4578154A (en) | 1983-03-25 | 1985-06-19 | Method and apparatus for measuring dissolved gas concentrations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58048646A JPS59174748A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 溶存ガス濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59174748A true JPS59174748A (ja) | 1984-10-03 |
| JPH0473095B2 JPH0473095B2 (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=12809121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58048646A Granted JPS59174748A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 溶存ガス濃度測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4578154A (ja) |
| EP (1) | EP0122511B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59174748A (ja) |
| CA (1) | CA1210065A (ja) |
| DE (1) | DE3473176D1 (ja) |
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| CN112466491A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-09 | 三门核电有限公司 | 一种用于压水堆一回路冷却剂中溶解氢含量的在线测定系统及方法 |
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| DE4014109A1 (de) * | 1990-05-02 | 1991-11-07 | Siemens Ag | Elekrochemische bestimmung der sauerstoffkonzentration |
| JP3025027B2 (ja) * | 1991-01-21 | 2000-03-27 | 株式会社日立製作所 | 酸素センサ |
| JP2512843B2 (ja) * | 1991-09-24 | 1996-07-03 | 株式会社日立製作所 | 炭酸ガスセンサ |
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| CN105723211B (zh) * | 2013-09-12 | 2019-04-02 | 韩国科学技术院 | 用于测量溶解在液体中的氢气浓度的氢传感器元件以及使用氢传感器元件测量氢气浓度的方法 |
| CN108139351A (zh) * | 2015-10-09 | 2018-06-08 | 哈希公司 | 基于膜的水质量传感器 |
| CN110057895B (zh) * | 2019-04-30 | 2020-07-24 | 北京化工大学 | 两电极Clark型微量溶解氧传感器极化参数的优化方法 |
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-
1983
- 1983-03-25 JP JP58048646A patent/JPS59174748A/ja active Granted
-
1984
- 1984-03-22 CA CA000450218A patent/CA1210065A/en not_active Expired
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1985
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