JPS61196141A - ガスおよび蒸気分圧の連続測定方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学感応要素を用いてガスおよび蒸気の分圧
を連続的に測定する方法に関する。

〔従来の技術〕

ガスの分圧を測定するために、従来の方法によれば、所
定の空気容量内の主要なガス成分が試験管によって検出
される。このような測定方法は連続的に実施することが
できない。分圧を測定するための他の実用的な方法たと
えば質量分析法は費用のかかる分析機器を必要とする。

このような分析機器を用いて存在するすべてのガス成分
を検出することはそれほど頻繁に必要ではない。適切な
価格のデバイスを用いて個々の予め指定されたガス成分
を検出できるようにすることが特に求められている。こ
のために使用されている公知の化学感応センサ（たとえ
ば１制御技術の実際（Ｒｅｇｅ−１ｕｎｇｓｔｅｃｈｎ
ｉｓｃｈｅ　Ｐｒａｘｉｓ　）　Ｊ　　１９８４年第２
６巻、８７号、第２９９頁以下、特に表１診照）は、金
属コイルまたは金属酸化物膜の加熱によって作動する。

固体電解質またはパラジウムをゲート電極とする電界効
果トランジスタ（パラジウムゲート形ＦＢＴ）’＆基本
とする別の公知のセンサは酸素または水素の測定のため
にしか使用することができない。

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、低温度においてもガスの幅広いスペクトルに
わたって分圧を連続的に測定することができるような方
法を開発することを目的とする。

〔問題点全解決するための手段〕

この目的を達成するために本発明は、化学感応要素とし
て、光学的透明度が被測定ガスまたは蒸気の分圧に応じ
てアナログ的に変化する光学フィルタを使用することを
特徴とする。場合によっては空気内に混在している被測
定ガスは、被測定濃度（分圧）にアナログ的に比例する
可逆的な色反応および（または）吸光変化を有する試薬
に作用する。分圧（濃度）にアナログ的に比例する色変
化は光電的に測定することができる。

光電的な読取りは、受光器としてホトダイオード、ホ）
）ランジスタウホトレジスタ、ホトセルのいずれか１つ
を選択し、光源として発光ダイオード、放電ランプ、あ
るいはケミルミネセンスまたはホトルミネセンスの原理
に基づく元帥のいずれか１つを選択し、それらを組合せ
て用いることにより行うことができる。

本発明による方法は僅少で簡単なデバイスを用いて幅広
い温度範囲特に室温にて実施することができる。本発明
による方法は種々のガスおよび蒸気についてそれらの濃
度が微少であっても測定することができる。検出限界は
ｔ　ｏ　ｐｐｍ　の範囲である。

本発明による方法によれば、たとえばアンモニアのよう
なガスの濃度、ならびにたとえばエーテル、アセトン、
エチルメチルケトン、アセトニトリル、ギ酸、イソプロ
ピルアルコール、ジオキサン、ピリジン、酢酸エチル、
エタノール、酢酸ブチ／Ｉ／、　フＣ１／（ノール、イ
ンブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル
、ジメチルホルムアミド、ジクロルメタン、クロロホル
ム、ジメテルスルホキンド、ブタノール、アミルアルコ
ールの蒸気を検出することができる。ガスまたは蒸気は
キャリヤガスたとえば空気を持った混合体内に存在して
いてもよい。従って、本発明による方法は作業現場およ
び環境保護規準の監視のために有利に使用することがで
きる。

本発明の有利な実施態様によれば、化学反応要素として
作用する光学フィルタ（色フィルタ）は、少なくとも１
つの塩基性または酸性の発色剤と少なくとも１つの相補
性の酸性または塩基性の化合物との混合物から成って担
体上に設けられ、室温または室外温度にてガスまたは蒸
気圧にさらされる。

本発明の他の有利な実施態様によれば、光学フィルタ（
色フィルタ）は、少なくとも１つの塩基性または酸性の
染料と少なくとも１つの相補性の酸性または塩基性の化
合物との混合物から成って担体上に設けられ、室温また
は室外温度にてガスまたは蒸気圧にさらされる。

色フィルタとしてはたとえばクリスタルバイオレットラ
クトンのようなたとえばトリフェニルメタン系が適する
。

染料としてはたとえばフタレイン（フェノールフタレイ
ン）およびスルホンフタレイン（臭化チモールブルー）
のようなトリフェニルメタン染料が適する。

酸性の相補性化合物としてはたとえばビスフェノールＡ
およびサリチル酸が適する。

塩基性の相補性化合物としてはたとえばｐ−）ルイジン
、ｐ−クロルアニリンが適する。

担体材料としてはセラミック、ガラスおよびポリアクリ
ル酸塩のようなプラスチックが適する。

混合物が埋め込まれる母材物質としてはたとえばポリエ
チレン、ポリ塩化ビニル、シリコーンおよびコロジウム
が適する。

アルコールおよびアンモニアの検出のために特に適する
本発明による方法はセンサおよび分析機器において有利
に使用される。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

実施例１ 本発明による方法を実施するために、光学フィルタが次
のようにして製作される。

すなわち３０ｓ９のクリスタルバイオレットラクトンと
、７０１８９のビスフェノールＡと、】００ｍｇのポリ
塩化ビニルとが５ｏｓｚのテトラヒドロフランに溶解さ
せられ、その溶液がポリ酢酸ビニル膜上に吹き付けられ
る。光学フィルタ（第１図の８参照）は第１図に示Ｔ測
定装置に挿設され、空気中の種々のエタノール蒸気圧に
さらされる。空気中の種々のエタノール蒸気圧は、エタ
ノール陣として種々の濃度のエタノール・水混合体を使
用することによって作られる。このようＣ１，て得られ
た種々の蒸気圧は第１図に示す測、型装置によって第４
図のダイアグラムに記載された測定量として示される。

第４図において、縦軸は光電流により抵抗に生ぜしめら
れた電圧Ｖを示し、横軸は測定装置におけるエタノール
蒸気圧なｐａで示す。この第４図から、エタノール蒸気
圧が増加すると、光電流も増加することが判る。これは
化学感応膜の透明度が増大することに起因し、この現象
は可逆的である。

】１１ユ 上述の溶液の一部がホトトランジスタに直接吹き付けら
れ、そして第２図に示す測定装置にて使用される。

第１図は、周囲が閉じられかつガスの通流を保証するた
めに上側および下側が開いている枠体１の斜視図を示す
。枠体ｌの２つの対向する側面には発光ダイオードＬと
ホトトランジスタＴとが取付けられている。発光ダイオ
ードＬとホトトランジスタＴとの間の光路には、感応膜
Ｓの取付けられているボ９テトラフルオルエチレン（商
標＝Ｈｏｓｔａｐｈａｎ　ｌ製の２枚の板２が設けられ
ている。

第２図はデユアルーイン・ライン・パッケージ（ＤＩＰ
１４の側面断面図を示す。パッケージ４はガスの流れを
可能にするために多数の孔３を有している。デュアル・
イン・ライン・パッケージ４の内部には発光ダイオード
Ｌとこの発光ダイオードＬに対向するホトトランジスタ
Ｔとが設けられている。それらのリード線は底板６のプ
ラグビン５に接続されている。化学感応膜Ｓはこの実施
例においては直接ホ））ランジスタＴの前面レンズ７に
設けられている。

＄３図は白熱電球９から成る光電な備えた円筒状金属容
器８の断面図を示す。白熱電球９は図示されたようにし
て化学感応膜Ｓを照射する。後方散乱光は環状感光膜１
０に受光される：化学感応膜Ｓはガスを透過させる多孔
性セラミック板ｌｌ上に設けられている。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明においては、化学感応要素
として、化学的透明度が被測定ガスまたは蒸気の分圧に
応じてアナログ的に変化する光学フィルタを使用するよ
うにしたので、低温度においてもガスの幅広いスペクト
ルにわたって分圧を連続的に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実施する返めの一実施例の
概略斜視図、第２図は同様に本発明を実施するための他
の実施例の概略断面図、第３図は同様に本発明を実施す
るためのさらに異なる実施例の概略断面図、第４図は本
発明について説明するためのエタノール蒸気圧−測定２
特性図である。 ｌ・・・枠体、　　２・・・ポリテトラフルオルエチレ
ン製板、　　３　・・・孔、　　４・・・デュアル・イ
ン・ライン・パッケージ、　　５・・・プラグビン、６
・・・底板、　　７・・・前面レンズ、　　８・・・　
金属容器、　　９・・・白熱電球、　ｌＯ・・・環状感
光膜、１１・・・多孔性セラミック板、　８・・・化学
感応膜、　Ｌ・・・発光ダイオード、　Ｔ・・・ホトト
ランジスタ。 ＩＧ２ ＩＧ　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）化学感応要素を用いてガスおよび蒸気の分圧を連続
   的に測定する方法において、化学感応要素として光学的
   透明度が被測定ガスまたは蒸気の分圧に応じてアナログ
   的に変化する光学フィルタが使用され、光学的透明度が
   必要に応じて光電的に測定されることを特徴とするガス
   および蒸気分圧の連続測定方法。 ２）化学感応要素として作用する光学フィルタが、少な
   くとも１つの塩基性または酸性の発色剤と少なくとも１
   つの相補性の酸性または塩基性の化合物との混合物から
   成つて担体上に設けられ、室温または室外温度にてガス
   または蒸気圧にさらされることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３）化学感応要素として作用する光学フィルタが、少な
   くとも１つの塩基性または酸性の染料と少なくとも１つ
   の相補性の酸性または塩基性の化合物との混合物から成
   つて担体上に設けられ、室温または室外温度にてガスま
   たは蒸気圧にさらされることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４）前記混合物が母体物質内に埋め込まれることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１
   項に記載の方法。 ５）光電的測定のために、光源として白熱電球が使用さ
   れ、受光器としてホトダイオードまたはホトトランジス
   タが使用されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれか１項に記載の方法。