(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔膜の表面に存在する水溶液膜の厚さと溶存酸素量との関係を解析する装置であって、
前記隔膜の上方に配置され、前記水溶液膜の厚さを測定する膜厚測定器、および、
前記隔膜の裏面に貼り付けられた電極と、
前記電極を電解液に浸漬する電解液槽と、
前記電解液に浸漬される対極と、
前記電極と前記対極との間に電位差を生じさせる外部電源と、
前記電極と前記対極との間に接続され、酸素還元電流を測定する電流計と、を有する溶存酸素測定器
を備える、液膜解析装置。
【請求項２】
前記膜厚測定器が、前記水溶液膜が存在する前記表面に赤外光を照射する赤外線照射部と、前記表面から反射した光を検出する検出部とを含む、請求項１に記載の液膜解析装置。
【請求項３】
前記隔膜が、ポリエチレン膜またはフッ素樹脂膜である、請求項１または請求項２に記載の液膜解析装置。
【請求項４】
前記電極が、金電極または白金電極である、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の液膜解析装置。
【請求項５】
前記水溶液膜が存在する雰囲気の温度および湿度を調整可能な恒温恒湿器をさらに備える、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の液膜解析装置。
【請求項６】
隔膜の表面に存在する水溶液膜の厚さと溶存酸素量との関係を解析する方法であって、
前記隔膜の上方に配置された膜厚測定器によって、前記水溶液膜の厚さを測定する工程と、
前記隔膜の裏面に貼り付けられた電極を電解液に浸漬する工程と、
前記電極と、前記電解液に浸漬される対極との間に電位差を生じさせ、酸素還元電流を測定する工程と、
前記酸素還元電流から溶存酸素量を求める工程と、
を含む、液膜解析方法。
【請求項７】
前記膜厚測定器が、前記水溶液膜が存在する前記表面に赤外光を照射する赤外線照射部と、前記表面から反射した光を検出する検出部とを含む、請求項６に記載の液膜解析方法。
【請求項８】
前記隔膜が、ポリエチレン膜またはフッ素樹脂膜である、請求項６または請求項７に記載の液膜解析方法。
【請求項９】
前記電極が、金電極または白金電極である、請求項６から請求項８までのいずれかに記載の液膜解析方法。
【請求項１０】
前記酸素還元電流を測定する工程において、水溶液膜が存在する雰囲気の温度および湿度を調整する、請求項６から請求項９までのいずれかに記載の液膜解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液膜解析装置および液膜解析方法に係り、特に水溶液膜の厚さと溶存酸素量との関係を解析する液膜解析装置および液膜解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気環境の鋼の腐食は、薄膜水中で進行することが知られている。しかし、乾燥過程の薄膜水中の環境は、腐食反応の進行とともに変化するため、詳細な腐食メカニズムの解明には至っていないのが現状である。
【０００３】
薄膜水の膜厚測定に関しては、これまで種々の研究がなされている（例えば、特許文献１〜６を参照。）。しかしながら、薄膜化する液膜厚中の環境については未解明のままである。液膜厚の小さな環境においても腐食反応は、酸素の還元反応により進むと考えられる。これまで、数値計算により薄膜水中の溶存酸素濃度を計算した研究例はあるものの、溶存酸素を実測できていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−８５３０７号公報
【特許文献２】特開昭６３−８５３０８号公報
【特許文献３】特開昭６３−８５３０９号公報
【特許文献４】特開２００６−２２６７０９号公報
【特許文献５】特開２００６−３１７３２３号公報
【特許文献６】特開２００６−３２９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
乾燥過程で薄膜化する液膜の厚さと溶存酸素量を同時に測定可能であれば、薄膜水中における腐食反応の解明に大きく寄与することができる。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、液膜の厚さと溶存酸素量を同時に測定することが可能な液膜解析装置および液膜解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記の液膜解析装置および液膜解析方法を要旨とする。
【０００８】
（１）隔膜の表面に存在する水溶液膜の厚さと溶存酸素量との関係を解析する装置であって、
前記隔膜の上方に配置され、前記水溶液膜の厚さを測定する膜厚測定器、および、
前記隔膜の裏面に貼り付けられた電極と、
前記電極を電解液に浸漬する電解液槽と、
前記電解液に浸漬される対極と、
前記電極と前記対極との間に電位差を生じさせる外部電源と、
前記電極と前記対極との間に接続され、酸素還元電流を測定する電流計と、を有する溶存酸素測定器
を備える、液膜解析装置。
【０００９】
（２）前記膜厚測定器が、前記水溶液膜が存在する前記表面に赤外光を照射する赤外線照射部と、前記表面から反射した光を検出する検出部とを含む、上記（１）に記載の液膜解析装置。
【００１０】
（３）前記隔膜が、ポリエチレン膜またはフッ素樹脂膜である、上記（１）または（２）に記載の液膜解析装置。
【００１１】
（４）前記電極が、金電極または白金電極である、上記（１）から（３）までのいずれかに記載の液膜解析装置。
【００１２】
（５）前記水溶液膜が存在する雰囲気の温度および湿度を調整可能な恒温恒湿器をさらに備える、上記（１）から（４）までのいずれかに記載の液膜解析装置。
【００１３】
（６）隔膜の表面に存在する水溶液膜の厚さと溶存酸素量との関係を解析する方法であって、
前記隔膜の上方に配置された膜厚測定器によって、前記水溶液膜の厚さを測定する工程と、
前記隔膜の裏面に貼り付けられた電極を電解液に浸漬する工程と、
前記電極と、前記電解液に浸漬される対極との間に電位差を生じさせ、酸素還元電流を測定する工程と、
前記酸素還元電流から溶存酸素量を求める工程と、
を含む、液膜解析方法。
【００１４】
（７）前記膜厚測定器が、前記水溶液膜が存在する前記表面に赤外光を照射する赤外線照射部と、前記表面から反射した光を検出する検出部とを含む、上記（６）に記載の液膜解析方法。
【００１５】
（８）前記隔膜が、ポリエチレン膜またはフッ素樹脂膜である、上記（６）または（７）に記載の液膜解析方法。
【００１６】
（９）前記電極が、金電極または白金電極である、上記（６）から（８）までのいずれかに記載の液膜解析方法。
【００１７】
（１０）前記酸素還元電流を測定する工程において、水溶液膜が存在する雰囲気の温度および湿度を調整する、上記（６）から（９）までのいずれかに記載の液膜解析方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、液膜の厚さと溶存酸素量を同時に測定可能であるため、乾燥過程で薄膜化する液膜中の環境変化を明らかにでき、薄膜水中での腐食反応の解明に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る液膜解析装置を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液膜解析装置の隔膜部分の断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明の他の一実施形態に係る液膜解析装置を模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施例における、液膜厚さと時間との関係を示した図である。
【図５】本発明の実施例における、酸素還元電流値と時間との関係を示した図である。
【図６】本発明の実施例における、液膜厚さと酸素還元電流値との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液膜解析装置およびそれを用いた液膜解析方法について、詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る液膜解析装置を模式的に示した図である。本発明の一実施形態に係る液膜解析装置は、隔膜１の表面１ａに存在する水溶液膜１００の厚さと溶存酸素量との関係を解析する装置であり、膜厚測定器２および溶存酸素測定器３を備える。このような構成とすることによって、水溶液膜の厚さと溶存酸素量を同時に測定することが可能になる。
【００２２】
図１に示すように、膜厚測定器２は、隔膜１の上方に配置する。膜厚測定器２の種類については特に制限はなく、公知のものを用いることができ、例えば、赤外線方式、Ｘ線方式、光干渉方式、レーザー方式等の膜厚測定器を用いることができる。しかしながら、Ｘ線、レーザー等はエネルギーが高いため、後述する溶存酸素の測定に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、赤外線方式の膜厚測定器を用いることが好ましい。
【００２３】
図１に示すように、赤外線方式の膜厚測定器２は、水溶液膜１００が存在する隔膜１の表面１ａに赤外光を照射する赤外線照射部２１と、表面１ａから反射した光を検出する検出部２２とを含むものである。赤外線の吸光度と膜厚との関係式をあらかじめ求めておくことにより、水溶液膜の膜厚を測定することが可能になる。
【００２４】
また、溶存酸素測定器３は、電極３１、電解液槽３２、対極３３、外部電源３４および電流計３５を有する。図２に示すように、電極３１は、隔膜１の裏面１ｂに貼り付けられており、電解液槽３２の中の電解液３２ａに浸漬される。対極３３も電解液３２ａに浸漬され、外部電源３４によって電極３１と対極３３との間に電位差を生じさせる。
【００２５】
そして、その際に生じる酸素還元電流を、電極３１と対極３３との間に接続される電流計３５によって測定することで、溶存酸素量を求める。図１に示すように、電極３１、対極３３、外部電源３４および電流計３５は、導線３６によって接続されている。なお、酸素還元電流と溶存酸素量との間には正の相関関係をあることが知られており、あらかじめこれらの関係式を求めておくことにより、測定された酸素還元電流値から溶存酸素量を算出することが可能になる。
【００２６】
すなわち、本発明に係る液膜解析方法は、（ａ）隔膜１の上方に配置された膜厚測定器２によって、水溶液膜１００の厚さを測定する工程と、（ｂ）隔膜１の裏面１ｂに貼り付けられた電極３１を電解液３２ａに浸漬する工程と、（ｃ）電極３１と、電解液３２ａに浸漬される対極３３との間に電位差を生じさせ、酸素還元電流を測定する工程と、（ｄ）酸素還元電流から溶存酸素量を求める工程とを備える。
【００２７】
隔膜１の材質については、水溶液が透過せずに酸素が透過可能なものであれば特に制限はなく、例えば、ポリエチレン膜またはフッ素樹脂膜を用いることができる。また、電極３１としては、例えば、金電極または白金電極を用いることが好ましい。
【００２８】
図３は、本発明の他の一実施形態に係る液膜解析装置を模式的に示した図である。図３に示すように、本発明の一実施形態に係る液膜解析装置は、水溶液膜１００が存在する雰囲気の温度および湿度を調整可能な恒温恒湿器４をさらに備えていてもよい。恒温恒湿器４を備えることによって、試験雰囲気の温度および湿度を、例えば一定に保持することが可能になる。
【００２９】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３０】
フッ素樹脂膜からなる隔膜の表面に、０．０５ｍｏｌ／ＬのＮａＣl水溶液膜を初期の膜厚が６０μｍとなるように形成した。そして、温度が３０℃、湿度が６０％ＲＨで一定に保った恒温恒湿器内で水溶液膜を乾燥させながら、膜厚および溶存酸素量の測定を連続的に行った。また、乾燥時間は６ｈとし、データの採取は４ｈ以降とした。それらの結果を図４〜６に示す。
【００３１】
図４〜６に示されるように、水溶液膜の厚さの減少に伴い酸素還元電流値が増加し、膜厚が０になると酸素還元電流値が急激に低下するという結果が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、液膜の厚さと溶存酸素量を同時に測定可能であるため、乾燥過程で薄膜化する液膜中の環境変化を明らかにでき、薄膜水中での腐食反応の解明に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１．隔膜
１ａ．表面
１ｂ．裏面
２．膜厚測定器
３．溶存酸素測定器
４．恒温恒湿器
２１．赤外線照射部
２２．検出部
３１．電極
３２．電解液槽
３２ａ．電解液
３３．対極
３４．外部電源
３５．電流計
３６．導線
１００．水溶液膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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