JPS5834353A - 酸素計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸素計に係り、特に酸素（０□）および過酸
化水素（Ｈ２Ｏ２）が共存して溶存している水溶液中の
、０２およびＨ２Ｏ２濃度を同時に測定する酸素計に関
する。

従来、常温常圧下における水中溶存酸素計として隔膜式
酸素電極が知られている。またこれを高温高圧下でも測
定できるようにした圧カッくランス型の溶存酸素計も考
えられて゛いる。これらは対象溶液中に０□と同じよう
な電極反応を起こすＨ２Ｏ２が存在する場合は、両者を
区別することができず、溶存０２として測定されてしま
う欠点がある。

本発明の目的は、液体中に溶存している０２およびＨ２
０□濃度を同時に測定できる酸素計を提供することにあ
る。

本発明は、隔膜式酸素電極において、０２　、　Ｈ２Ｏ
２による限界電流を与える印加電圧に違いがあることに
着眼してなされたもので、０□、　Ｈ２Ｏ２それぞれに
対し個別の印加電圧を与えることを特徴としている。

本発明の好適な一実施例である酸素計を第１図を用いて
以下に説明する。沸騰水型原子炉からサンプリングされ
た一次冷却水、すなわち、試料水中のＯ２，Ｈ２Ｏ２は
、酸素計を構成するセンサ本（３） 体１に設けられた拡散膜２を通って、内部に電解液１３
が充填されたセンサ本体１に設けられた陰極３および４
に到達する。ここで０□、およびＨ２Ｏ２は還元され、
下記反応に従ってＯＨ−イオンとなる。

０２＋２Ｈ２０＋４ｅ−→４０Ｈ−・＝−・＝ｆｌｌＨ
２０２＋２ｅ″’　→２０Ｈ″’　　　・−−−−−−
・−（２＋（１）および（２）式の反応は、センサ本体
に設けられる陽極と陰極との間の印加電圧の絶対値が小
さい場合は、陰極における反応が律速となる。印加電圧
の絶対値を太きくしていくと、０□、あるいはＨ２０□
の拡散膜２での拡散速度が律速となり、出力電流に飽和
が生じる。この出力電流に飽和が見られるところに印加
電圧を固定すれば、出力電流は試料水中のＯ３，あるい
はＨ２Ｏ２濃度に比例することになる。第２図に温度２
００ｔ１１’における印加電圧と出力電流の関係を０□
とＨ２Ｏ２について調べた結果を示す。Ｈ２Ｏ２が０２
に比べ印加電圧の絶対値が低いところで、出力電流に飽
和が見られる。したがって、Ｈ２Ｏ２に対しては出力電
流に（４） 飽和が見られ、かつ０□に対しては陰極における還元反
応が起こらないような印加電圧Ｖ、を選べば、その出力
電流はＨ２Ｏ２の還元反応によると考えて良い。また０
２に対して出力電流に飽和が見られる■２なる印加電圧
を選べば、Ｈ２０２および０２による還元電流が得られ
ることになる。第１図において、陰極を２分割し、陰極
３と陰極４とする。電線７によって、陰極３．電流計８
．電池９および陽極５を接続する。陽極５と陰極３との
間にｖｌなる電位を与える。陰極３ではＨ２０□のみが
（２）式によって還元され、陽極５との間に電流Ａ、が
流れる。この電流を電流計８で測定する。

電線１０によって、陰極４．電流計１１．電池１２およ
び陽極６を接続する。陰極４と陽極６との間にｖ２なる
電位を与える。陰極４では０２およびＨ２Ｏ２の両方が
（１）式および（２）式によって還元され、陽極６との
間に電流Ａ２が流れる。この電流を電流計１０で測定す
る。したがって、Ｈ２Ｏ２に対しては電流値Ａ、が、０
．に対しては電流値（Ａ、−Ａ、）が対応することにな
る。電流計８および１１の測定値を演算器に入力して（
Ａ２−ＡＩ）を求めてもよい。

印加電位ｖ１およびｖ２は、起電力の異なる電池を選択
することにより、電池の個数を変えることにより、さら
に同じ起電力の電池を用いた場合には可変抵抗器を設け
ることによって所定の値にそれぞれ調節できる。

陰極３はＨ２Ｏ２還元用陰極であり、陰極４は０、還元
用陰極である。なお陽極５および陽極６では、電解液１
３と電極との組み合わせにもよるが（３）式のような反
応が進行する。

Ａｇ＋ＣＬ−−、ｋｇＣＬ＋ｅ−−・−−−−−−−（
３）本実施例におけるセンサ本体１および拡散膜２の材
料としては、四ふう化エチレン樹脂などのように耐熱性
で、かつ耐電解液性のものがよい。特に拡散膜２は、０
□およびＨ２Ｏ２を容易に透過させ、かつ電解液中のに
＋やＣｔ″′、あるいは、水溶液中の不純物イオン、例
えばＣｏｇ　＋　、　Ｃｕ２＋等を容易に透過させない
ようにする必要がある。また陽極５および６にはＡｇ／
ＡｇＣｔ／Ｃｔ″′を用いるため、電解液としてＫＣＬ
の塩基性水溶液を用いる。

なお、陽極５および６としては、Ａ、ｇ／Ａ、ｇＢｒ／
′Ｂｒ″′まだはＡｇ／ＡｇＩ／Ｉ−等の電極が使用可
能である。さらに陰極３および４としてはＡｇに比べて
イオン化傾向が小々るものなら良く、かつ酸素に腐食さ
れにくいものとしてＡ１１．ｐｔ等があげられる。

本発明の他の実施例を第３図を用いて以下に説明する。

第３図は陰極１４および１５を直列に並べた酸素計の概
略を示しだものである。陰極１５は拡散膜２に近接して
設置し、かつ陰極１５には小さな貫通孔１６を多数設け
る。陰極１５にはＨ２Ｏ２を還元するに十分な電位では
あるが、０□の還元を起こさせない電量Ｖ、をかける。

陰極１４は陰極１５の後方（拡散膜２より遠い側）に設
置する。この陰極１４には０２を還元するに十分な電位
ｖ２をかける。また電解液１３を陰極１５および１４に
接触させるため、陰極１４には一個あるいは複数個の貫
通孔を設ける。試料水中の０２またけ）Ｉ２０□はまず
拡散膜２を透過した後、陰極１５に達する。ここでＨ２
０□だけが還元され、０□は陰極１５の貫通孔１６を通
る。この時、一部のＨ２Ｏ２も貫通孔１６中を拡散する
が、貫通孔１６の径に対し、陰極１５の厚さを十分大き
くとれば、Ｈ２Ｏ２は貫通孔１６を通過する間にほぼ全
量還元される。第４図に貫通孔と厚さの比に対するＨ２
Ｏ２の還元割合を示す。貫通孔１６を通った０２は、陰
極１４に達し、ここで還元される。陰極１５と陽極５間
の電流Ａ、はＨ２Ｏ２濃度に、陰極１４と陽極６間の電
流Ａ２は０２濃度に比例する。Ｈ２Ｏ２および０２濃度
は前述の実施例と同様に個別に測定できる。

以上本実施例によれば水溶液中の０２．　Ｈ２Ｏ２の濃
度を同時に測定できる。

本発明によれば、直接的にサンプリング液と拡散膜を接
触させ、かつ電極反応を利用しているので、高湛水（例
えば原子炉圧力容器内の冷却水）中の０２．Ｈ２Ｏ２濃
度を短時間に区別して測定できる。■（２０２は比較的
短寿命（分オーダ）のため従来の測定方法、すなわちサ
ンプリング液を化学分析等により測定する方法ではつか
まえられなかった成分も測定が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適な一実施例の縦断面図、第２図
は、本発明のもとになった電位、出力電流の関係を示す
説明図、第３図は、本発明における陰極の配置をシリー
ズにした場合の縦断面図、第４図は、陰極の厚みと貫通
孔半径の比に対するＨ２Ｏ２収率を示す説明図である。 １・・・センサ本体、２・・・拡散膜、３，４．ｔ４゜
１５・・・陰極、６・・・陽極、７．１０・・・電線、
８゜第７図 〆ｐ　力Ｕ　誓と　４Σど　　でＶノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開口を有して内部に電解液が充填されている容器と
   、前記開口を被って前記容器に取付けられる隔膜と、前
   記電解液に接触されてしかも前記容器に取付けられる陽
   極および陰極とからなる酸素計において、前記陽極およ
   び陰極を各々１対ずつ設け、１つの前記陽極および陰極
   を接続する第１回路および他の前記陽極および陰極を接
   続する第２回路を有し、第１電源および第１電流検出手
   段を前記第１回路に設け、第２電源および第２電流検出
   手段を前記第２回路に設けることを特徴とする酸素計。 ２　前記第１回路に接続される陽極と陰極との間に印加
   される電位と前記第２回路に接続される陽極と陰極との
   間に印加される電位が異なる特許請求の範囲第１項記載
   の酸素計。 ３、　開口を有して内部に電解液が充填されている容器
   と、前記開口を被って前記容器に取付けられる隔膜と、
   前記電解液に接触されてしかも前記容器に取付けられる
   陽極および陰極とから々る酸素計において、複数の貫通
   孔を有するＨ２Ｏ２還元用陰極を前記電解液に接触させ
   て前記容器に取付け、Ｈ２Ｏ２還元用陽極を前記電解液
   に接触させて前記容器に取付け、 前記隔膜と前記Ｈ２Ｏ２還元用陰極との間の距離よりも
   大きな距離で前記隔膜より離して０２還元用陰極を前記
   電解液に接触させて前記容器に取付け、０□還元用陽極
   を前記電解液に接触させて前記容器に取付け、第１電源
   および第１電流検出手段を有する第１回路にて前記Ｈ２
   ０□還元用陰極と前記Ｈ２Ｏ２還元用陽極を接続し、第
   ２電源および第２電流検出手段を有する第２回路にて前
   記０□還元用陰極と前記０□還元用陽極を接続すること
   を特徴とする酸素計。