WO2007105441A1 - 溶存ガス濃度測定装置及び方法 - Google Patents

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Hiroto Tokoshima
Hiroshi Morita
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Kurita Water Industries Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
    • G01N7/14—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing the material to emit a gas or vapour, e.g. water vapour, and measuring a pressure or volume difference

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for measuring dissolved gas concentration in water, and in particular, highly accurate measurement of dissolved gas concentration when oxygen, nitrogen, hydrogen, or the like dissolves in water and does not ionize. It is related with the apparatus and method which can perform.
  • Patent Document 1 JP 2000-65710 A
  • Patent Document 2 JP-A-7-49295
  • sample water is introduced into a closed container equipped with a gas permeable membrane, separated into a liquid phase and a gas phase by the gas permeable membrane, and sample water is passed through the liquid phase. Calculate the dissolved gas concentration by measuring the vacuum in the gas phase.
  • An object of the present invention is to provide a dissolved gas concentration measuring apparatus and method that can solve the above-mentioned conventional problems and can accurately measure the dissolved gas concentration over a long period of time.
  • the dissolved gas concentration measuring apparatus includes a container capable of containing water to be sealed and capable of increasing the volume, and a capacity increase for applying a force to the container to increase the volume. Additional means and increased volume measuring means for measuring the increased volume of the container are provided.
  • the container includes a cylinder and a piston inserted into the cylinder as a portion capable of increasing the volume, and the volume-enhancing force adding means applies a force to the piston in the direction of increasing the volume. It may be a thing.
  • the container may include a tank for storing water, and the cylinder may be connected to the tank.
  • a dissolved gas concentration measuring method is a dissolved gas concentration measuring method using the dissolved gas concentration measuring device according to the first aspect, wherein the sample water is filled in the container. Storing and sealing the container, applying a predetermined force to the container by the volume increasing force adding means to increase the volume of the container, and measuring the increased volume of the container by the increased volume measuring means Thus, the dissolved gas concentration of the sample water is measured.
  • the standard gas with a known dissolved gas concentration is previously measured for the dissolved gas concentration according to the above method, the increased volume of the container at that time is obtained, and the sample water with the unknown dissolved gas concentration is obtained according to the above method.
  • the standard water may be gaseous saturated dissolved water and degassed water.
  • the gas may be one that does not ionize when dissolved in water.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of a dissolved gas concentration measuring apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a dissolved gas concentration measurement method using this apparatus.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a dissolved gas concentration measuring method using this apparatus.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment.
  • the sample water is accommodated in the container, the container is filled with the sample water, and then the container is sealed. Next, a force is applied to the container so as to increase the volume of the container. As a result, the inside of the container is depressurized, so that the dissolved gas in the sample water escapes from the water and becomes gas, thereby increasing the volume of the container.
  • the increase in volume of the container is determined by the amount of sample water stored in the container, the concentration of dissolved gas in the sample water, and the applied force. The temperature is constant. The amount of water stored in the container is determined from the volume of the container, and the applied force is also determined. Therefore, the increased volume force of dissolved gas in the sample water can be determined.
  • the concentration of the dissolved gas can be determined by the method and apparatus of the present invention because it is known what gas component is dissolved in the sample water (test solution), and this gas dissolves in water. This is the case for oxygen, nitrogen, hydrogen, noble gases, etc. that do not ionize at all.
  • the gas dissolved in the sample water cannot be dissolved in the water but becomes bubbles and is hydraulically separated. Since the container is filled with the sample water, the volume of the container increases due to the increased gas volume.
  • This volume increase corresponds to the amount of dissolved gas. This increased volume can be detected by a scale plate or the like.
  • water with a known dissolved gas concentration for example, deaerated water and saturated dissolved water
  • a known dissolved gas concentration for example, deaerated water and saturated dissolved water
  • a predetermined force is applied to water with a known dissolved gas concentration (hereinafter sometimes referred to as "standard water"), and the volume increase at that time is increased.
  • standard water a known dissolved gas concentration
  • Use the same measuring device (or measuring device with the same water capacity) as when measuring standard water apply the same force, and use the same temperature conditions, but the sample with an unknown dissolved gas concentration. If water is measured, water volume, force, and temperature are constant conditions for both standard water and sample water, and the volume increase measurement value simply depends on the dissolved gas concentration.
  • the dissolved gas concentration or saturation of the sample water can be obtained relatively with reference to the standard water.
  • the amount of water, applied force, temperature, etc. can be arbitrarily selected.
  • the force to be applied may be the force until the gas dissolved in saturation is bubbled to 100%, or the piston stroke to such an extent that the volume increase value can be measured with more or less force. A certain amount of force is desirable.
  • the time for collecting the force may be the same when measuring the standard water and when measuring the sample water, but usually the volume increase value does not change in about 5 to 20 seconds.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of a dissolved gas concentration measuring apparatus according to an embodiment
  • FIGS. 2 and 3 are explanatory views of a dissolved gas concentration measuring method using this apparatus.
  • Water in which gas is dissolved flows in a pipe 1 disposed in a liquid crystal factory, a semiconductor manufacturing factory, or the like. From this pipe 1, a sampling pipe la branches. The pipe 1 a is connected to the tank 4 via the on-off valve 2 and the pipe 3.
  • This tank 4 is a pressure-resistant type, and its volume does not change even if the inside is depressurized.
  • a pipe 5 for allowing gas and water to flow out is connected to the upper part of the tank 4, and the pipe 5 includes an on-off valve 6, a pipe 7, a flow control valve 8, a pipe 9, a flow meter 10, and a pipe 11. They are connected in this order. The end of the pipe 11 faces the drain.
  • the lower part of the tank 4 is connected to the upper part of the cylinder 21 via a pipe 12.
  • the cylinder 21 has a cylinder axis line direction set to a vertical vertical direction, and a piston 22 is inserted into the cylinder 21 so as to freely move in the vertical direction.
  • a pipe 13 is connected to the upper part of the cylinder 21 so that the space 21S in the upper part of the cylinder 21 also discharges water and gas.
  • This pipe 13 is connected to the pipe 11 via the on-off valve 14, the pipe 15, the flow rate control valve 16, the pipe 17, the flow meter 18, and the pipe 19.
  • the end of the pipe 11 faces the drain 60.
  • cylinder 21 and the piston 22 may be small-sized ones called syringes.
  • the piston 22 is configured to be pulled vertically downward with a predetermined force by a motor 24 as a volume-enhancing force adding means via a tensile wire 23.
  • the pointer 25 protrudes laterally from the wire 23.
  • the scale plate 26 extends in the vertical direction so as to face the tip of the pointer 25.
  • the piston 22 is prevented from being lowered by the stopper 27.
  • the stopper 27 can be retracted to the left in the figure, and the piston 22 can be stroked downward by the retraction of the stopper 27.
  • tank 4 space 21S, and piping 3, 5, 12, 13 communicating with it are filled with water.
  • the on-off valves 2 and 6 are opened, the on-off valve 14 is closed, the tank 4 and the pipes 3 and 5 are filled with water, and then the on-off valve 14 is opened, and the space 21S and the piping 12, 13 is full of water /, But the procedure for opening and closing the valve is not limited to this.
  • on-off valves 2, 6, and 14 are closed.
  • the on-off valve 2 is closed first so that the water pressure in the pipe 1 does not remain in the tank 4.
  • the on-off valves 6 and 14 may be closed simultaneously or later.
  • FIG. 2 shows this state.
  • closed on-off valves 2, 6, and 14 are shown in black.
  • the tank 4, the cylinder 21, the piston 22, and the pipes 3, 5, 12, and 13 are water containers.
  • the force applied to the piston 22 is not particularly limited. It is sufficient to apply the same force when measuring standard water, which will be described later, and when measuring sample water. Good
  • the moving stroke amount of the piston 22 is read from the scale on the scale plate 26.
  • the opening / closing valve 14 is opened, the motor 24 is rotated in the reverse direction, the piston 22 is pushed up, the water in the space 21S is discharged into the drainage groove 60, and then the piston 2 2 is discharged by the stopper 27. Support. After stopping the motor 24, the on-off valves 2 and 6 are also opened. As a result, it flows from pipe 1 to hydraulic S tank 4. Then wait until enough time has passed for all of the water in tank 4, space 21S and pipes 3, 5, 13 to be replaced. At this time, the piston 22 is supported by a force stopper 27 that is pushed by water pressure.
  • the time required for replacement can be shortened by increasing the opening of the flow control valves 8 and 16 at the beginning of the replacement.
  • the stroke amount when measuring the first standard water with zero dissolved gas concentration, such as degassed water, is L
  • the stroke amount for the second standard water consisting of saturated dissolved water is L.
  • the saturation of sample water is calculated by the following equation.
  • the saturation level of saturated dissolved water is 1.
  • the dissolved gas concentration is calculated as follows: It is.
  • the dissolved gas concentration is calculated as follows.
  • the composition of the dissolved gas when the composition of the dissolved gas is known in advance, it can be obtained by calculating the dissolved gas concentration of the individual gas components as described above.
  • the scale plate 26 has a zero point indicating the position of the pointer 25 in the measurement state as shown in Fig. 3 when previously measured for deaerated water having a dissolved gas concentration of 0 (saturation level 0). And the point of ⁇ 1 '' indicating the position of the pointer 25 in the measurement state as shown in Fig. 3 when measuring the saturated water (saturation level 1) in which the gas is dissolved to the saturated concentration, and the interval between them You may set a scale in minutes. In this way, the sample water saturation can be read directly from the scale.
  • the force tank that constitutes the main part of the container body by the tank, the cylinder, and the piston may be omitted, and only the cylinder and the piston may be used.
  • a bellows may be used as a variable volume container.
  • FIG. 4 shows an example of this, and a bellows portion 41 is provided in a bellows type container 40.
  • the upper part of this bellows type container 40 is connected to the line of pipe la, valve 2 and pipe 3, and the line of pipe 5, open / close valve 6 and pipe 7 and below, and the lower part of bellows type container 40 is connected to pipe 13 and on / off valve 14
  • the rows of pipes 15 and below are connected, and sample water can be introduced, filled and sealed in the same manner as in the above embodiment.
  • the lower end force hook 42 of the bellows type container 40 is suspended, and the hook 44 of the weight 43 can be suspended.
  • the weight 43 is supported by a stopper 27.
  • a weight 43 mm, a needle 25 force S is attached, and the scale 26 can measure the increase in volume.
  • Example 1 Measurement of dissolved gas concentration of nitrogen water
  • Example 2 Measurement of dissolved gas concentration of hydrogen water
  • Example 3 Measurement of dissolved gas concentration of oxygen water

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Abstract

　溶存ガス濃度を長期にわたって精度よく測定することができる溶存ガス濃度測定装置及び方法。タンク４、スペース２１Ｓ及びそれに連通する配管３，５，１２，１３内を満水状態とする。次いで、開閉弁２，６，１４を閉め、ストッパ２７を退動させると共に、モータ２４を駆動して所定の力をピストン２２に与える。これにより、タンク４、スペース２１Ｓ、配管３，５，１２，１３内が減圧状態となり、その中の水に溶解していた溶存気体が気泡となり、水中から離脱する。この気泡が生じることによりピストン２２が下方に移動する。ピストンの移動ストローク量を目盛板２６の目盛から読み取る。

Description

明 細 書
溶存ガス濃度測定装置及び方法
発明の分野
[0001] 本発明は、水中の溶存ガス濃度を測定する装置及び方法に関するものであり、特 に酸素、窒素、水素など、水中に溶解してもイオンィ匕しない場合に高精度の溶存ガス 濃度測定を行うことができる装置及び方法に関するものである。
発明の背景
[0002] 従来より、水処理などの液体処理技術にお!、て、溶存気体濃度の制御は重要とさ れていた。例えば、半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板などの表面力 異物を 除去するウエット洗浄工程で使われる超純水は、基板表面の自然酸化を抑制するた めに、溶存酸素を極微量まで低減することが求められて 、る。
[0003] また、近年、ウエット洗浄の革新が進み、特定の気体のみを所定量溶解した、 Vヽゎ ゆる機能性洗浄水が適用されるようになってきた。例えば、水素ガスのみを飽和濃度 付近まで溶解させた洗浄水は、基板上の微粒子除去に極めて高！ヽ効果を発揮する ことが知られている。このような特定の気体のみが溶解した水中の溶存ガス濃度を測 定する方法及び装置として、特開 2000— 65710号及び特開平 7— 49295号に記 載のものがある。
特許文献 1 :特開 2000— 65710号
特許文献 2 :特開平 7—49295号
[0004] 特開 2000— 65710号では、気体透過膜を備えた密閉容器内に試料水を導入し、 該気体透過膜によって液相と気相に分離し、液相に試料水を通水し、気相の真空度 を測定して溶存ガス濃度を演算して求める。
[0005] この方法及び装置に従って試料水の溶存ガス濃度を連続して測定する場合、気相 側に濃縮水が徐々に溜まり、測定が不正確になったり、測定できなくなつたりするた め、長期間の使用には不適である。また、測定初期に膜の液相と気相のガス分圧が 平行に達するまでに多少時間が力かる。
[0006] 特開平 7— 49295号の測定装置では、試料水を金属製容器内に導入し、この容器 内を真空ポンプにより減圧し、発生した気体量を電気センサーで測定する。この特開 平 7— 49295号の装置では、真空ポンプや電気センサーの保守管理が十分行われ ていないと、測定精度の低下や故障などのトラブルが発生する惧れがある。
発明の概要
[0007] 本発明は、上記従来の問題点を解消し、溶存ガス濃度を長期にわたって精度よく 測定することができる溶存ガス濃度測定装置及び方法を提供することを目的とする。
[0008] 本発明の第 1アスペクトの溶存ガス濃度測定装置は、水を収容して密閉可能かつ 容積増大可能な収容体と、該収容体に対し容積を増大させるように力を加える増容 力付加手段と、該収容体の増大した容積を測定する増大容積測定手段とを備えてな るものである。
[0009] 該収容体は、容積増大可能な部分として、シリンダ及び該シリンダに内挿されたピ ストンとを有し、前記増容力付加手段は、該ピストンに対し容積増大方向に力を加え るものであってもよい。
[0010] 前記収容体は水を収容するタンクを備え、該タンクに前記シリンダが接続されてい てもよい。
[0011] 本発明の第 2アスペクトの溶存ガス濃度測定方法は、上記第 1アスペクトの溶存ガ ス濃度測定装置を用いた溶存ガス濃度測定方法であって、該収容体内に試料水を 満水状態に収容して該収容体を密閉し、前記増容力付加手段によって該収容体に 所定の力を加えて収容体を増容させ、収容体の増加した容積を前記増大容積測定 手段で測定することにより、該試料水の溶存ガス濃度を測定することを特徴とするも のである。
[0012] 予め溶存ガス濃度が既知の標準水について上記方法に従って溶存ガス濃度測定 操作を行い、そのときの収容体の増大した容積を求めておき、溶存ガス濃度が未知 の試料水について上記方法に従って溶存ガス濃度測定操作を行ったときの収容体 の増大した容積を求め、この試料水の場合の増大容積と標準水の場合の増大容積 とから試料水の溶存ガス濃度を求めてもょ 、。
[0013] 標準水は気体の飽和溶解水と脱気水であってもよい。
[0014] 気体は水に溶解したときにイオンィ匕しないものであってもよい。 図面の簡単な説明
[0015] [図 1]実施の形態に係る溶存ガス濃度測定装置の模式的な系統図である。
[図 2]この装置を用いた溶存ガス濃度測定方法の説明図である。
[図 3]この装置を用いた溶存ガス濃度測定方法の説明図である。
[図 4]別の実施の形態を示す断面図である。
詳細な説明
[0016] 本発明方法及び装置によって、溶存ガス濃度の測定を行う場合、試料水を収容体 内に収容して該収容体内を試料水で満たし、次いで収容体を密閉する。次に、この 収容体に、該収容体の容積を増大させるように力を加える。これにより、収容体内が 減圧されるので、試料水中の溶存気体が水中カゝら脱してガスとなり、これにより収容 体が増容する。この収容体の容積増大は、収容体内に収容した試料水の水量と、試 料水中の溶存ガス濃度と、加えた力とによって定まる。なお、温度は一定とする。収 容体内に収容した水量は、収容体の容積から求まり、加えた力も求められるから、増 大した容積力 試料水中の溶存ガス濃度が求まる。
[0017] 本発明方法及び装置によって溶存ガス濃度を求めることができるのは、試料水 (被 検液）に溶存するガス成分が何であるか分っており、且つこのガスが、水に溶解して もイオンィ匕しない酸素、窒素、水素、希ガスなどの場合である。
[0018] 本発明では、上記のように、収容体内の試料水を減圧すると、試料水に溶存してい るガスが水に溶けていることができず、気泡となり水力 分離する。収容体内が試料 水で満たされて 、るので、増加した気体の体積により収容体の容積が増大する。
[0019] この容積増大分が溶存ガス量に相当することになる。この増大した容積は、目盛板 等によって検出することができる。
[0020] 収容体に、ピストン付きシリンダを設け、このピストンを容積増大方向に引張って収 容体の容積を増大させるよう構成した場合には、このピストンのストローク量力も容積 増大量を高精度に求めることができる。また、シリンダ径を小さくすることによって、同 一の溶存ガス濃度の場合でもピストンのストローク量を大きくし、測定精度を高めるこ とがでさる。
[0021] 該シリンダをタンクに接続しておくことにより、試料水の収容量を多くし、この結果と して測定精度を高めることができる。
[0022] 本発明では、溶存ガス濃度既知の水（例えば脱気水と飽和溶解水）につ！ヽて上記 測定操作を行ったときの容積増大を求めておくと、溶存ガス濃度未知の試料水につ V、ての容積増大を測定し、この測定値を溶存ガス濃度既知の水の場合の容積増大と 対比することにより、溶存ガス濃度を求めることができる。
[0023] この場合、本発明の溶存ガス濃度測定装置を用いて、溶存ガス濃度既知の水（以 下、「標準水」というときもある）に所定の力を加え、そのときの容積増大を測定してお き、その後、標準水を測定したときと同じ測定装置 (または、同じ水収容容積を有する 測定装置)を用い、同じ力を加え、かつ同じ温度条件で、溶存ガス濃度未知の試料 水を測定すれば、標準水のときも試料水のときも水容積、力、温度は一定条件となり 、容積増大測定値は、単純に溶存ガス濃度に依存したものとなる。したがって、標準 水、例えば、溶存ガス濃度の飽和度 0の脱気水と飽和度 1の飽和溶解水を用いて、 それぞれの容積増大値を目盛板に刻んでおけば、標準水と同じ条件で測定した試 料水の容積増大値を示す目盛板の位置から、相対的に試料水の溶存ガス飽和度が 把握できる。
[0024] 本発明では、このように標準水と同条件で測定する場合は、試料水の溶存ガス濃 度または飽和度を標準水を基準に相対的に求めることができるので、測定される水 の水量、加える力、温度などは任意に選択できる。加える力は飽和に溶解しているガ スが 100%気泡化するまでの力であってもよいし、それ以上またはそれ以下の力であ つてもよぐ容積増大値が測定できる程度にピストンストローク量がある力が望ましい。 力をカ卩える時間は標準水の測定時と試料水の測定時とで同じにすればよいが、通常 、 5〜20秒程度で容積増大値は変わらなくなる。
[0025] 温度は溶存ガス飽和濃度に影響を及ぼすので、標準水の温度と試料水の温度が 同じになるよう測定装置に収容する水温を調整するのがよぐ通常 25°Cと設定してお いてもよい。
[0026] 以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第 1図は実施の形態に係る 溶存ガス濃度測定装置の模式的な系統図、第 2図及び第 3図はこの装置を用いた溶 存ガス濃度測定方法の説明図である。 [0027] 液晶工場、半導体製造工場等において配設された配管 1内に、気体が溶存した水 が流れている。この配管 1から、サンプリング用の配管 laが分岐している。この配管 1 aは、開閉弁 2、配管 3を介してタンク 4に接続されている。このタンク 4は、耐圧式のも のであり、内部が減圧されても容積が変化しないものである。
[0028] このタンク 4の上部に、気体や水を流出させるための配管 5が接続され、該配管 5は 開閉弁 6、配管 7、流量調節弁 8、配管 9、流量計 10、配管 11がこの順に接続されて いる。配管 11の末端は排水溝に臨んでいる。
[0029] タンク 4の下部は、配管 12を介してシリンダ 21の上部に接続されている。このシリン ダ 21は、シリンダ軸心線方向を鉛直上下方向としており、その中にピストン 22が上下 方向にストローク自在に挿入されて!、る。シリンダ 21内の上部のスペース 21S力も水 や気体を排出するために、シリンダ 21の上部に配管 13が接続されている。この配管 13は、開閉弁 14、配管 15、流量調節弁 16、配管 17、流量計 18、配管 19を介して 前記配管 11に接続されて!、る。配管 11の末端は排水溝 60へ臨んで 、る。
[0030] なお、シリンダ 21及びピストン 22は、シリンジと称される小型のものであってもよい。
[0031] ピストン 22は、引張用線材 23を介して増容力付加手段としてのモータ 24によって 鉛直下方へ所定の力で引つ張られ得るよう構成されて 、る。
[0032] この線材 23から指針 25が側方へ突設されて 、る。この指針 25の先端と対畤して目 盛板 26が上下方向に延設されて ヽる。
[0033] ピストン 22は、ストッパ 27によって下降が阻止されている。このストッパ 27は、図の 左方へ退動可能であり、このストッパ 27の退動によりピストン 22が下方へストローク可 能となる。
[0034] 次に、この溶存ガス濃度測定装置を用いた溶存ガス濃度の測定操作にっ 、て説明 する。
[0035] [水の導入 (満水)、密閉 (第 2図) ]
まず、タンク 4、スペース 21S及びそれに連通する配管 3, 5, 12, 13内を満水状態 とする。
[0036] そのためには、開閉弁 2, 6を開、開閉弁 14を閉とし、タンク 4、配管 3, 5内を満水と した後、さらに開閉弁 14を開とし、スペース 21S及び配管 12, 13内を満水とするの が好まし!/、が、弁の開閉の手順はこれに限定されな 、。
[0037] なお、流量調節弁 8, 16を操作することにより、この水の導入工程の初期において は、大流量にて水を流してタンク 4等を早目に満水とし、その後、流量を絞って残存 気泡を残らず排出するのが好ましい。
[0038] タンク 4、スペース 21S、配管 3, 5, 13内の気体がすべて排出された後、開閉弁 2, 6, 14を閉める。好ましくは開閉弁 2を先に閉め、タンク 4内に配管 1内の水圧が残ら ないようにする。開閉弁 6, 14は同時に閉めてもよぐいずれを後にしてもよい。
[0039] この状態が第 2図である。第 2図では、閉じた開閉弁 2, 6, 14を黒色で示してある。
[0040] 第 2図から明らかな通り、タンク 4及びスペース 21Sと、配管 3, 5, 12, 13内が満た され、この部分には気泡は実質的に残存して 、な！/、。
[0041] このタンク 4、シリンダ 21及びピストン 22、配管 3, 5, 12, 13が水の収容体である。
[0042] [測定 (第 3図) ]
第 2図の状態において、ストッパ 27を退動させると共に、モータ 24を駆動して所定 の力をピストン 22【こ与免る。これ【こより、タンク 4、スペース 21S、酉己管 3, 5, 12, 13内 が減圧状態となり、その中の水に溶解していた溶存気体が気泡となり、水中から離脱 する。この気泡が生じることにより、第 3図の通り、ピストン 22が下方に移動する。
[0043] ピストン 22に与える力は特に制限はなぐ後述する標準水の測定時と試料水の測 定時とで同じ力を付与すればよぐ通常、 l〜20kg重を 5〜20秒程度かければよい
[0044] このピストン 22の移動ストローク量を目盛板 26の目盛から読み取る。
[0045] このストローク量を読み取った後、水を入れ替え、次回の計測に移行する。
[0046] 水の入れ替えを行うには、まず開閉弁 14を開とし、モータ 24を逆転させてピストン 2 2を押し上げ、スペース 21Sの水を排水溝 60へ排出し、その後ストッパ 27でピストン 2 2を支える。モータ 24を停止した後、開閉弁 2, 6も開とする。これにより、配管 1から水 力 Sタンク 4に流入する。次いで、タンク 4、スペース 21S及び配管 3, 5, 13内の水がす ベて入れ替るのに十分な時間が経過するまで待つ。このとき、ピストン 22が水圧で押 される力 ストッパ 27で支えられる。なお、この入れ替え初期に流量調節弁 8, 16の 開度を大きくすることにより、入れ替えに要する時間を短縮することができる。 [0047] 水の入れ替えが行われたのち、まず開閉弁 2を閉とし、次いで開閉弁 6, 14を閉と する。し力る後、次回の測定工程を実行する。
[0048] このように、水を入れ替えて次々と計測を繰り返し実行する。
[0049] [溶存ガス濃度の演算]
溶存ガス濃度を求めるには、上記の実際の試料水の溶存ガス濃度計測に先立って
、脱気水よりなる溶存ガス濃度ゼロの第 1の標準水と、飽和溶解水よりなる第 2の標準 水とについて上記と同一の手順に従って測定操作を行い、ピストン 23のストローク量 を求めておく。
[0050] 脱気水など溶存ガス濃度ゼロの第 1の標準水について測定したときのストローク量 を Lとし、飽和溶解水よりなる第 2の標準水の場合のストローク量を Lとし、実際の試
0 1
料水について測定した場合のストローク量を Lとした場合、試料水の飽和度は次式 で算出される。なお、飽和溶解水の飽和度は 1である。
[試料水の飽和度] =L Z(L— L )
1 0
飽和溶解水の溶存ガス濃度を cとした場合、試料水の溶存ガス濃度は [試料水の溶存ガス濃度] =c ' [試料水の飽和度]
として演算される。
[0051] 上記演算について具体例を挙げて次に説明する。
[0052] 試料水を測定した結果、飽和溶解水に対する体積増加分の比率を示す L Z (L— L )の値が 0. 5であれば、この試料水には飽和度 0. 5でガスが溶存していることにな
0
る。
[0053] この試料水が空気（窒素 4Z5、酸素 1Z5)を溶存している場合は、酸素の飽和溶 解度が 40mgZLであり、窒素の飽和溶解度が 17. 6mgZLであるので、溶存酸素 濃度及び溶存窒素濃度は、それぞれ次のように算出される。
[溶存酸素濃度] = [酸素飽和溶解度 (40mgZL) ] X [空気中の組成（1Z5) ] X [ 飽和度 (0. 5) ]
Figure imgf000009_0001
[溶存窒素濃度] = [窒素飽和溶解度（17. 6mg/L) ] X [空気中の組成 (4Z5) ] X [飽和度 (0. 5) ]
Figure imgf000009_0002
[0054] 溶存ガスが水素ガスのみと分っているときには、溶存ガス濃度は次式の通り算出さ れる。
[溶存水素濃度] = [水素飽和溶解度（1. 6mgZL) ] X [飽和度 (0. 5) ] =0. 8mg ZL
[0055] 溶存ガスが超純水のように窒素ガスのみを溶存して 、ると分って 、るときは、溶存ガ ス濃度は次式の通り算出される。
[溶存窒素濃度] = [窒素飽和溶解度（17. 6mgZL) ] X [飽和度 (0. 5) ] =8. 8
L / (L -L )が 0. 5以外の場合も、上記と同様にして計算されることは明らかであ 1 0
る。
[0056] このように、溶存ガスの組成が予め分っているときは、上述のようにして個別のガス 成分の溶存ガス濃度を計算して求めることができる。
[0057] なお、 目盛板 26には、予め、溶存ガス濃度が 0の脱気水 (飽和度 0)について計測 したときの、第 3図のような測定状態における指針 25の位置を示すゼロ点と、ガスが 飽和濃度まで溶解した飽和水 (飽和度 1)について計測したときの、第 3図のような測 定状態における指針 25の位置を示す「1」の点とを目盛り、その間を等分に区切って 目盛を設定しておいてもよい。このようにすれば、試料水の飽和度を目盛から直に読 みとることができる。
[0058] この説明では、 目盛をつける場合、飽和度 0の脱気水を用いた力 完全な脱気水で なくてもよぐ飽和度 0. 1の脱気水を調製して、その測定状態における指針 25が示 す目盛を 0. 1にしてもよい。
[0059] なお、飽和度 0の脱気水は、いくら減圧しても気泡が発生せず体積は膨張しないの で、ピストン 22はストロークしない。
[0060] 上記実施の形態ではモータ 24によってピストン 22に所定の一定の力をカ卩えるよう にして!/ヽるが、鍾などによってピストン 22に一定の力を力！]えるようにしてもょ 、。
[0061] また、上記実施の形態ではタンク及びシリンダ、ピストンによって収容体の主要部を 構成している力 タンクを省略し、シリンダ及びピストンのみを用いてもよい。
[0062] また、シリンダ及びピストンの代りにべローズを容積可変の収容体として用いてもよ い。 [0063] 第 4図はその一例を示すものであり、ベローズ式容器 40に蛇腹部 41が設けられて いる。このべローズ式容器 40の上部に配管 la、弁 2、配管 3の列と、配管 5、開閉弁 6 、配管 7以下の列が接続され、ベローズ式容器 40の下部に配管 13、開閉弁 14、配 管 15以下の列が接続され、上記実施の形態と同様にして試料水の導入、満水、密 閉が可能となっている。
[0064] ベローズ式容器 40の下端力 フック 42が垂設され、錘 43のフック 44が吊下げ可能 とされている。錘 43はストッパ 27によって支承されている。錘 43〖こ指針 25力 S取り付け られ、目盛板 26によって容積増大を計測可能としている。
[0065] この実施の形態でも、ベローズ式容器 40及び配管 3, 5, 13内を満水状態とした後 、開閉弁 2, 6, 14を閉として密閉し、ストッパ 27を退動させ、錘 43の重量をべローズ 式容器 40に加えるようにして計測を行う。増大した容積からの飽和度ゃ溶存ガス濃 度の演算は上記と同様である。
[0066] 実施例 1 (窒素水の溶存ガス濃度測定）
図 1の装置において、モータ 24の代わりに図 4に示す錘 43を用いた。下記の条件 で試験を行い、結果を表 1に示した。
[0067] 比較例として、溶存窒素計 (ハック'ウルトラ 'アナリテイクス ·ジャパン 'インク製 モデ ル 3610Z511)で測定した計測値も併記する。
試料水:窒素溶解水
タンク容積: 0. 5L
錘： 10kg分銅
[0068] [表 1]
実施例 比較例
目盛板指示値 測定値から計算される 溶存窒素計指示値 註
( - ) 濃度 (mgZL) (msZL)
0.0 0.0 0.5 脱気水
0.3 5.5 5.7
0.6 1 1.0 1 1.2
1.0 18.4 19.0 飽和水
1.5 27.6 28.0 過飽和水
[0069] 表 1の通り、本発明方法で測定した溶存窒素濃度と、溶存窒素計の指示値はよく一 致した。飽和以上に溶解させた場合も、溶存窒素計の指示値とよく一致した。
[0070] 実施例 2 (水素水の溶存ガス濃度測定）
実施例 1と同一の装置によって水素溶解水について計測を行った。結果を表 2に示 す。
[0071] 比較例として、溶存水素計 (ハック'ウルトラ 'アナリテイクス ·ジャパン 'インク製 モデ ル 3610Z211)で測定した計測値も併記する。
[0072] [表 2]
Figure imgf000012_0001
[0073] 表 2の通り、本発明方法で測定した溶存水素濃度と、溶存水素計の指示値はよく一 致した。
[0074] 実施例 3 (酸素水の溶存ガス濃度測定）
実施例 1と同一の装置によって酸素溶解水につ 、て計測を行った。結果を表 3に示 す。
[0075] 比較例として、溶存酸素計 (ハック'ウルトラ 'アナリテイクス ·ジャパン 'インク製 モデ ル 3600)で測定した計測値も併記する。
[0076] [表 3]
Figure imgf000013_0001
[0077] 表 3の通り、本発明方法で測定した溶存酸素濃度と、溶存酸素計の指示値はよく一 致した。
[0078] 以上の実施例より、本発明により、ガス溶解水中の溶存ガス濃度を極めて容易に且 つ精度良く測定することができることが認められた。
[0079] 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れるこ となく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
なお、本出願は、 2006年 2月 23日付で出願された日本特許出願 2006— 46922 に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims

請求の範囲
[1] 水を収容して密閉可能かつ容積増大可能な収容体と、
該収容体に対し容積を増大させるように力を加える増容力付加手段と、 該収容体の増大した容積を測定する増大容積測定手段と
を備えてなる溶存ガス濃度測定装置。
[2] 請求項 1にお 、て、該収容体は、容積増大可能な部分として、シリンダ及び該シリ ンダに内挿されたピストンとを有し、
前記増容力付加手段は、該ピストンに対し容積増大方向に力を加えるものであるこ とを特徴とする溶存ガス濃度測定装置。
[3] 請求項 2において、前記収容体は水を収容するタンクを備え、該タンクに前記シリン ダが接続されていることを特徴とする溶存ガス濃度測定装置。
[4] 請求項 1にお 、て、増容力付加手段はモータであることを特徴とする溶存ガス濃度 測定装置。
[5] 請求項 1にお 、て、増容力付加手段は錘であることを特徴とする溶存ガス濃度測定 装置。
[6] 請求項 1に記載の溶存ガス濃度測定装置を用いた溶存ガス濃度測定方法であつ て、
該収容体内に試料水を満水状態に収容して該収容体を密閉し、
前記増容力付加手段によって該収容体に所定の力を加えて収容体を増容させ、 収容体の増加した容積を前記増大容積測定手段で測定することにより、該試料水 の溶存ガス濃度を測定することを特徴とする溶存ガス濃度測定方法。
[7] 請求項 6において、予め溶存ガス濃度が既知の標準水について請求項 6の方法に 従って溶存ガス濃度測定操作を行 、、そのときの収容体の増大した容積を求めてお さ、
溶存ガス濃度が未知の試料水について請求項 6の方法に従って溶存ガス濃度測 定操作を行ったときの収容体の増大した容積を求め、この試料水の場合の増大容積 と標準水の場合の増大容積とから試料水の溶存ガス濃度を求めることを特徴とする 溶存ガス濃度測定方法。
[8] 請求項 7にお 、て、標準水は気体の飽和溶解水と脱気水であり、飽和溶解水と脱 気水についてそれぞれ溶存ガス濃度測定操作を行うことを特徴とする溶存ガス濃度 測定方法。
[9] 請求項 6において、気体は水に溶解したときにイオン化しないものであることを特徴 とする溶存ガス濃度測定方法。
[10] 請求項 9において、気体は酸素、窒素、水素及び希ガスの少なくとも 1つであること を特徴とする溶存ガス濃度測定方法。
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