JPH0362217B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属、プラスチツクス、各種塗装材
等の諸材料が使用される諸環境下において、その
腐蝕状況を予め試験するためのガス腐蝕試験機の
改良に関する。

従来の技術 ガス腐蝕試験機において、試験槽内のガス濃度
を一定値に保つ場合、腐蝕性ガスを不活性ガスで
希釈しなければならず、この希釈を行うためにそ
れぞれの流量を計算上ある数値に定めて計量し、
両ガスを混合するのが一般的であつた。

この流量を定めるために多くの場合、旧来広く
用いられている浮子式流量計を使用し、又は例え
ば特公昭35−1187号公報に記載されているような
定量汲取り装置等を用いて行つていた。

又、前記機械的装置の他、例えば特公昭52−
2315号公報又は特公昭56−34818号公報又は実願
昭55−154176号（実開昭57−77942号）のマイク
ロフイルムに記載されているように試験槽内のガ
ス濃度を常時検知し、予め設定した一定濃度に不
足する場合に電気信号により腐蝕性ガスを送る電
磁弁を開く機構のものも採用されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来技術において、浮子式
流量計又は定量汲取り装置等においては、単に定
量のガスを送り込むことのみを目的とするため、
機械的計量誤差や、槽内のガス消費等のため、槽
内濃度を一定に保ち難く、さらに試験槽内のガス
濃度に対応して作動することができない欠点が存
した。

又、電磁弁を利用した機構のものは、電磁弁の
開閉により腐蝕性ガスの送給が支配されるため、
ガスの供給が断続的となり、試験槽内のガス濃度
が段階的に変動する弊が存した。

これらの従来技術によつた場合、腐蝕性ガス、
例えば亜流酸ガス、硫化水素ガス、、酸化窒素ガ
ス等と不活性ガス、例えば窒素ガス、空気等の均
一混合は、双方の比重の相違、相溶性不良等の点
から不均一になり易く、結局、容量の大きい試験
槽内で希釈、撹拌、拡散等により混合し、均一化
されることを期待する程度の作業しかできなかつ
た。

ところで、ガス腐蝕試験機において最も必要と
されることは、試験槽内のガス濃度を常に所定の
値に保つことであり、この条件が満されることに
より、正確な腐蝕試験を行うことができる。

特に、槽内では、水分、試験片との反応等によ
り反応性の高いガスは消費され、ガス濃度が低下
する。このガスの消費量は、試験槽内の状態によ
り刻々変化するため、仮に槽内に送り込むガス濃
度を一定に維持できたとしても、槽内では濃度が
低下し、しかもその値は常に変動する。

又、ガス腐蝕試験用腐蝕性ガスとして最も多用
される亜硫酸ガス、硫化水素ガス、酸化窒素ガス
等が金属と反応して腐蝕作用を及ぼす際、その腐
蝕進行度は腐蝕性ガスの濃度に左右されるが、こ
の腐蝕進行度とガス濃度の関係は、低濃度におい
て相関性が大きく、高濃度では濃度変動が大きく
影響しなくなる。例えば亜硫酸ガス、硫化水素ガ
ス等の場合、ガス濃度が３〜10ppmの間で腐蝕進
行度は大きく変化する。

特に、最近の大気汚染の進展による腐蝕の研究
が進むにつれて、前記のように更に低濃度の環境
下における試験が必要となり、槽内のガス濃度を
低濃度でかつ一定値に維持することのできるガス
腐蝕試験機の開発が要請されていた。

本発明はこのような要請に応えるためになされ
たものであり、試験槽内のガス濃度を常に所定の
値に保持すると共に低濃度の場合であつても常に
所定の値に保持することのできるガス腐蝕試験機
を提供するものである。

更に、ガス腐蝕試験機においては、一定濃度の
ガスを一定量、連続的に送給することが必要とさ
れている。

例えば、亜硫酸ガスによる腐蝕試験を25ppmの
濃度下で行う場合、腐蝕性ガス（純ガス又は純ガ
スを窒素ガスである程度希釈したガス）を高圧ボ
ンベから減圧弁を通して流量計に送り、時間当り
の流量を一定にし、計算値の希釈用活性ガス（多
くは空気）と混合する。腐蝕性ガスとしては、通
常３％程度の標準ガスが使用されるから、この腐
蝕性ガスを計算上1200倍に希釈しなければならな
い。標準型の試験槽では、希釈されたガスは20
／分程度連続的に試験槽内に送り込まれる。こ
の場合、腐蝕性ガスの流量は、16〜17c.c.／分とな
る。このような少量のガスを精密に計量すること
は、従来技術で困難であつた。

又、多くの腐蝕性ガスの比重は空気よりも大き
く、かつ空気との相溶性のよくないものが多い。
これらのガスを空気と数百倍又は千倍以上に連続
的に均一混合することも従来困難であつた。

本発明は、このような困難性を解決するために
なされたものであり、少量のガスであつても一定
量、連続的に送給すると共に腐蝕性ガスと不活性
ガスとの均一混合をすることのできるガス腐蝕試
験機を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するものであつて、
以下にその内容を実施例に対応する図面を用いて
説明する。腐蝕性ガスを収納してなるボンベ１
は、減圧弁２、電磁弁３、腐蝕性ガス一定圧貯槽
４及び定量希釈混合器９を介してガス腐蝕試験槽
１０に連絡されている。前記一定圧貯槽４はボン
ベ１から減圧弁２及び電磁弁３を介して高圧の腐
蝕性ガスの供給を受けこれをほとんど大気圧に近
く、大気圧より僅かに高い圧力に減圧して一時的
に貯溜し、定量希釈混合器９に送る装置であり、
該貯槽４には腐蝕性ガス定圧保持用のマノメータ
５が連結されている。

このマノメータ５は、水１４と３点の電極１３
を有し、貯槽４内のガス圧の微圧変動に応じてマ
ノメータ５内の水位が上下すると、電極間の導通
の断続が行なわれ、リレー回路６を介してガス供
給回路の電磁弁３を開閉し、ボンベ１からの腐蝕
性ガスの供給を調整し、貯槽４内の腐蝕性ガスを
ほとんど大気圧に近い微小正圧で一定圧に保持す
る。

一方、エアーコンプレツサ７は、流量調整器
８、定量希釈混合器９を介してガス腐蝕試験槽１
０に連絡されている。

腐蝕性ガスと不活性ガスを定量比に混合希釈す
るための定量希釈混合器９は、太管１５と細管１
６の二重管よりなり、太管１５中を不活性ガス、
細管１６中を腐蝕性ガスが通過し、前記太管１５
の中途にくびれ部１８が設けられており、前記細
管１６の先端開口部１７がこのくびれ部１８に臨
んでいる。

太管１５中を多量の加圧不活性ガスが流れる
と、細管１６の先端開口部１７が負圧となり、細
管１６内の腐蝕性ガスが太管１５内に吸引されて
流出し、不活性ガスと混合される。

前記細管１６の端はピストン式又はダイヤフラ
ム式等による熱膨張又は収縮により作動する軸２
４に連結され、細管開口部１７と太管くびれ部１
８の間隔が変動することにより負圧が変化し、細
管内ガスに対する吸引力が増減し、細管より流出
するガス量が加減される。この軸２４の制御は試
験槽内ガス濃度を自動濃度検知装置１１により検
知し、その信号に応じて行われる。

前記混合ガスは、くびれ部１８を通過する際の
流速、圧力及び流れの急激な変化のため、両ガス
の相溶性、比重等均一混合を妨げる性質の如何に
拘らず混合部２７において瞬間的に均一に混合さ
れ、試験槽内のガス濃度を一定に調節、維持する
ものである。

作 用 ボンベ１内の腐蝕性ガスは、減圧弁２及び電磁
弁３を介して腐蝕性ガス一定圧貯槽４内に導入さ
れる。貯槽４内のガス圧がその時の大気圧に対し
て、＋50mmH₂O程度上がるとリレー回路６を介し
て電磁弁３が閉じ、一方、＋20mmH₂O程度まで下
がるとリレー回路６を介して電磁弁３が開くよう
にされている。

貯槽４内のガスが定量希釈混合器９の方に流れ
だすに従つて貯槽４内のガス圧力が低下し、マノ
メータ５内の水１４の水柱は、右側の水位が上が
り、左側の水位が下がる。

左側の水位がイの位置まで下がつてイの電極よ
り下になるリレー回路６が作動して電磁弁３が開
き、腐蝕性ガスはボンベ１、減圧弁２、電磁弁３
を通つて貯槽４に入る。

貯槽４の圧力が上がると水１４の水位は左側が
上がつて、電極ロの位置までくるとリレー回路６
が作動して通電が切れ、電磁弁３は閉じる。

このように貯槽４の中のガスは大気圧より僅か
に高い程度の定圧状態に保たれ、ガスの流出に伴
つて新しくガスが流入し、しかもガス圧が大気圧
より著しく高くなることはない。

貯槽４より送り出されたガスは、定量希釈混合
器９により、エアーコンプレツサ７からの空気と
混合希釈され、試験槽１０に送られる。

前記混合器９において細管開口部１７と太管く
びれ部１８の相対位置関係と導管１９を流れるガ
ス量との関係は第５図に示す通りで、細管開口部
１７がくびれ部１８に近づくにつれて吸引力が増
大してガス量が増加し、最大値になつた後、更に
近づくと開口部１７とくびれ部１８の間〓が狭ま
り、不活性ガスの流量が落ちると吸引力も低下し
ガス量は減少する。

従つて開口部１７、くびれ部１８の形状、寸法
が一定のものについて、第５図に相当する値を実
測しておき、開口部１７、くびれ部１８が第５図
Ａに示す範囲内で作動するようにピストン２３と
細管１６の位置を設定しておけば、導線２５を流
れる電流量に比例して開口部１７の位置を自動的
に調節し、導管１９を流れるガス量を加減するこ
とが可能である。

試験槽に送り込む希釈されたガス量は腐蝕試験
の重要な条件としてきめられているが、一般に多
用されるガス腐蝕試験機では、試験槽の容量が
150〜200で、この場合、希釈されたガスの送り
込み量は20／分程度である。

この希釈されたガス中の腐蝕性ガスの含有量は
通常の試験条件では2000〜20ppm程度であつて、
希釈用ガスの流量を一定に維持しておいて腐蝕性
ガスの流量だけを変化させることによつて、槽内
に送り込むガスの濃度を調節すればよい。試験槽
１０に入つた希釈されたガスは、水分、試験片と
の反応その他によつて一部が消費される。その消
費量は試験中は常に変動するから、槽内ガス濃度
は絶えず変化する。

よつて槽内ガスの一部を連続的に採取して、自
動濃度検知装置１１で連続的に濃度を検知し、そ
の値を電気信号に変換して電流増幅器１２により
増幅した電流として導線２５に送り加熱コイル２
２によりオレフイン液２１を加熱し、既述の作用
により連動する混合器９の中の開口部１７の位置
変化により流入する腐蝕性ガスの流量を調節する
から、試験槽１０の中の濃度の微少な変動に対し
て直ちに濃度補正の動作をすることとなる。

ガス濃度の自動検知装置としては、通常、亜硫
酸ガス、硫化水素ガス、炭酸ガス、酸化窒素ガス
を対象とした機器分析、例えば、柴外線分析法、
赤外線分析法、炎光分析法、電気化学分析法など
の公知分析用機器が応用可能である。

腐蝕性ガスとして３％標準亜硫酸ガス、希釈用
ガスとして空気を使用して、腐蝕試験機内亜硫酸
ガス濃度（希釈ガス）を20ppmに維持して腐蝕試
験を行う場合につき説明する。

３％の高濃度亜硫酸ガスから20ppmのガスを合
成するためには、計算上、空気で1500倍に希釈す
ればよい。

試験槽容量200、槽内に約20ppmの希釈ガを
20／分の流量で送り込むものとし、ガスの濃度
検知は柴外線分析法による分析装置を用い、濃度
に反比例した電気信号が定量希釈混合器９の導線
２５へ送られるようにする。

実験結果によると、定量希釈混合器９は、第３
図に於て太管内径12mm、細管内径1.5mm、くびれ
部内径３mmの寸法ものもで導管２０より空気１
Kg／cm²、20／min、導管１９より圧力30mmH₂O
のガスを送つた場合、ガス流量は約20ml／minと
なり、導管１９，２０のそれぞれの流量比は最小
約１：1000である。即ち最小約1000倍に希釈でき
ることとなる。

開口部１７とくびれ部１８との間隔を変える事
により、1000倍以上、任意の倍率に調節が可能
で、この倍率は試験層内濃度変化により自動濃度
検知装置１１の動作により連続的に変化し、特別
の計量を必要としない。

次に腐蝕性ガス一定圧貯槽４とマノメータ５に
ついては、第２図に於て、貯槽４は容積約２
で、ガスの入口、出口の外、マノメータ５に連通
する。マノメータ５は高さ約20cmのＵ字管で、片
側に電極イ，ロ、他方にハが図の様な関係位置で
水中に挿入される。

ハの導線がＵ字管に入る部分は気密になつてい
る。電極イとロの高さの間隔は30mmである。水位
はＵ字管の左側の管内水位が電極イの位置にある
時、右側の管内の水位が、電極イより20mm下方に
なるようにしてある。

前述の動作を繰返えすことにより、貯槽４の内
圧は常に20〜50mmH₂Oの微圧に保たれ、これよ
りも圧力が上昇したり、下降して大気圧以下にな
ることはない。この圧力変動、最高30mmH₂Oは
大気圧を10000mmH₂Oとすれば、0.3％vo1の変動
に過ぎない。

このことは定量希釈混合器９に送られる腐蝕性
ガスの体積は、温度が一定であれば±0.15％の間
で変化しているに過ぎないこととなるから、常に
殆ど微圧、定圧の状態で混合９に送り出されてい
ることとなる。

このように貯槽４、マノメータ５、混合器９の
関連動作により、導管２０か入る空気量を流量調
整器８で測定して20／min、圧力を１Kg／cm²に
設定すれば、混合器９に於ける細管開口部１７の
位置の調節により、亜硫酸ガスの空気に対する混
合比は最大１／1000となり、このときの希釈され
たガス中の亜硫酸ガスは30000ppm×１／1000＝
30ppmである。

即ち細管開口部１７の位置の調節により混合器
９から送出される希釈ガスの濃度は最高30ppm
で、これ以下には自由に下げることができる。

この状態で、自動濃度検知装置１１が、試験槽
１０内のガス濃度を20ppmに保つように設定して
おけば、試験槽１０内のガス濃度の僅少な変化に
対応して、混合器９は常に混合ガス濃度を調節す
るから、試験槽内の濃度は常に一定に維持できる
こととなる。

実験によれば槽内ガス濃度の変動は0.1ppm以
下である。

次に純粋亜硫酸ガス（液体ガス）を使用して、
1ppmの希釈ガスを合成する場合について説明す
る。この場合は、定量希釈混合器９の次に、第１
図に於ける電磁弁３乃至混合器９の装置を、更に
１セツト直列に連結すればよい。

第１次の電磁弁３乃至混合器９の装置に於て、
100％腐蝕性ガスが約１／1000（1000ppm）に希釈
され、第２の電磁弁３′乃至混合器９′の装置で更
に１／1000に希釈されて約1ppmの濃度になる。
この場合、第１次の電磁弁３乃至混合器９の装置
中、混合器９の細管１６の位置は固定の状態で、
調節する必要はなく、第２次の細管１６′が自動
濃度検知装置１１からの信号で動くようにしてお
くだけでよい。

実施例 本発明ガス腐蝕試験機における定量希釈混合器
９の実施の一例を説明する。

第３図に示すものはピストン作動型定量希釈混
合器であり、１５は太管、１６は細管、１７は細
管開口部、１８は太管１５のくびれ部、１９は貯
槽４からの腐蝕性ガスを細管１６に導入するため
の導管、２０はエアーコンプレツサからの空気を
太管１５に導入するための導管、２１は密閉され
た円筒内に充たされたオレフイン液、２２はその
円筒の周囲に巻きつけられた加熱コイル、２３は
オレフイン液の熱膨張又は収縮により円筒内を微
少移動するピストン部で、軸２４で細管１６に固
定されている。

２５は試験槽１０のガス自動濃度検知装置１１
からの電気信号を電流増幅器１２で増幅された電
流量に変えて加熱コイル２２に電流を流すための
導線である。２６はオレフイン液２１が収縮して
ピストン２３が後退する力を助けるための補助ス
プリング、２７は太管１５からの不活性ガスと、
細管１６からの腐蝕性ガスの混合したものが急速
に膨張、拡散し渦流となつて通過する混合部で両
ガスを瞬間的に均一に強制混合する。

次に定量希釈混合器の細管１６の位置を調整す
る機構として、第４図のようなダイアフラム方式
を採用することもできる。この場合は自動濃度検
知装置１１からの信号により、発熱体２８が作動
し、その発熱量に比例してダイアフラム中に封入
せられたガスが膨張又は収縮し、これが軸２９に
より細管１６に伝えられる。３０は予め細管１６
の位置を調節するための調整ネジ、３１は膨張ダ
イアフラム、３２は導管である。

又、ガス腐蝕試験を腐蝕性ガス濃度100ppm程
度以上で行なう場合など、試験槽内の濃度の変動
がある程度許容せられるならば、定量希釈混合器
に送る腐蝕性ガスの圧力を大気圧に対し僅かに正
圧の一定圧に保持するための装置すなわち、電磁
弁３、高濃ガス一定圧貯槽４、マノメータ５、リ
レー回路６を省略し、減圧弁２を２個直列にして
ガスの圧力を0.01Kg／cm²程度に維持して直接定量
希釈混合器９の導管１９に連結してガスを送つて
も、試験槽内ガス濃度を所定値の±10％以内に保
つことが可能である。

発明の効果 従つて本発明によれば、ガス腐蝕試験機におい
ける試験槽内のガス濃度を常に所定の値に保つこ
とができ、この条件が満されることにより、正確
な腐蝕試験スを行うことができる。

特に、槽内では、水分、試験片との反応等によ
り反応性の高いガスは消費され、ガス濃度が低下
する。このガスの消費量は、試験槽内の状態によ
り刻々と変化するが、この変化に対応して槽内に
送り込むガス濃度を調整することがでるものであ
る。

又、本発明は、試験槽内のガス濃度が低濃度の
場合であつても常に所定の値に保持することがで
きるものである。

更に、本発明は、試験槽内に一定濃度のガスを
一定量、連続的に送給することができるものであ
る。

又、本発明は、、少量のガスであつても一定量、
連続的に送給すると共に腐蝕性ガスと不活性ガス
との均一混合をすることができるものである。す
なわち前記混合ガスは、定量希釈混合器のくびれ
部を通過する際の流速、圧力及び流れの急激な変
化のため、両ガスの相溶性、比重等均一混合を妨
げる性質の如何に拘らず混合部において瞬間的に
均一に混合され、試験槽内のガス濃度を一定に調
節、維持することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明実施の一例を示すものであり、第
１図はガス腐蝕試験機のブロツク説明図、第２図
はマノメータの拡大正面図、第３図は定量希釈混
合器の拡大正面図、第４図は定量希釈混合器の他
の実施例の拡大正面図、第５図は細管開口部とく
びれ部との間隔と腐蝕性ガス流量との関係を示す
説明図である。 １……ボンベ、２……減圧弁、３……電磁弁、
４……一定圧貯槽、９……定量希釈混合器、５…
…マノメータ、６……リレー回路、７……エアー
コンプレツサ、８……流量調整器、１０……ガス
腐蝕試験槽、１１……自動濃度検知装置、１２…
…電流増幅器、２３……ピストン、３１……ダイ
アフラム、１８……くびれ部、１５……太管、１
６……細管、２４……軸、１７……先端開口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 亜硫酸ガス、硫化水素、酸化窒素ガス等の腐
   蝕性ガスと、窒素ガス、空気等の不活性ガスとを
   希釈混合し、ガス腐蝕試験槽に導入するガス腐蝕
   試験機において、腐蝕性ガスを収納してなるボン
   ベ１を減圧弁２、電磁弁３及び腐蝕性ガス一定圧
   貯槽４を介して、くびれ部１８を有する太管１５
   の中に細管１６を移動自在に設けてなる定量希釈
   混合器９に連絡し、前記貯槽４にマノメータ５を
   連絡すると共にこのマノメータ５をリレー回路６
   を介して前記電磁弁３に連絡し、エアーコンプレ
   ツサ７を流量調整器８を介して前記定量希釈混合
   器９に連絡し、この混合器９をガス腐蝕試験槽１
   ０に連絡すると共に該混合器９と該試験槽１０と
   を自動濃度検知装置１１及び電流増幅器１２で連
   絡したガス腐蝕試験機であつて、試験槽１０内の
   ガス濃度の変化に応じて、自動濃度検知装置１１
   に生じた電流値により、定量希釈混合器９のピス
   トン式２３又はダイアフラム式３１の熱膨張、収
   縮を利用した作動により、腐蝕性ガスの送り込み
   量を調節し、試験槽１０内のガス濃度を常に一定
   に維持することを特徴とするガス腐蝕試験機。 ２ 細管１６の一端にピストン式又はダイアフラ
   ム式等により熱膨張又は収縮によりり作動する軸
   ２４を連結したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のガス腐蝕試験機。 ３ 細管１６の先端開口部１７を太管１５のくび
   れ部１８に臨ましたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項及び第２項記載のガス腐蝕試験機。