(57)【要約】【課題】高濃度の炭酸水の溶存二酸化炭素濃度を計測する。【解決手段】濃度既知の二酸化炭素溶存溶液を複数の希釈率で濃度既知の水酸化カルシウム水溶液に希釈混合し、溶存二酸化炭素濃度と濁度との検量線を求める。濃度未知の二酸化炭素溶存原液を別々の希釈率で希釈した複数の第１段階希釈溶液を作成し、各第１段階希釈溶液を検量線検出過程で用いたのと同じ濃度の水酸化カルシウム水溶液にさらに希釈混合して第２段階希釈溶液を作成し、生成した炭酸カルシウムにより白濁した各第２段階希釈溶液の濁度を測定する。希釈率と濁度との一次近似式を求め、各第２段階希釈溶液の濁度から一次近似式の切片を減じた後に第２段階の希釈倍率を乗じて補正濁度を算出し、検量線の係数により補正濁度を除することで算出した第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を第１段階希釈溶液の希釈率で除する。【選択図】図１
2009008507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃度既知の二酸化炭素溶存溶液を複数の希釈率で濃度既知の水酸化カルシウム水溶液に希釈混合し、
生成した炭酸カルシウムにより白濁した溶液の濁度を計測することにより希釈後の溶存二酸化炭素濃度と濁度との検量線を求める検量線検出過程と、
濃度未知の二酸化炭素溶存原液を別々の希釈率で希釈した複数の第１段階希釈溶液を作成し、
各第１段階希釈溶液を前記検量線検出過程で用いたのと同じ濃度の水酸化カルシウム水溶液にさらに希釈混合して第２段階希釈溶液を作成し、
生成した炭酸カルシウムにより白濁した各第２段階希釈溶液の濁度を測定し、希釈率と濁度との一次近似式を求め、
各第２段階希釈溶液の濁度から前記一次近似式の切片を減じた後に第２段階の希釈倍率を乗じて補正濁度を算出し、
前記検量線の係数により前記補正濁度を除することで各第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を算出し、
さらに、第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を第１段階希釈溶液の希釈率で除することにより濃度未知の二酸化炭素溶存原液の溶存二酸化炭素濃度を算出する算出過程と、
からなることを特徴とする溶存二酸化炭素濃度の計測方法。
【請求項２】
複数の計測セルが載置された分析台と、
濃度既知の二酸化炭素溶存溶液、濃度既知の水酸化カルシウム水溶液、二酸化炭素が溶存していない希釈液、測定対象となる濃度未知の二酸化炭素溶存溶液の４種類の液体を貯留するタンク、及び各タンクに貯留された液体を前記計測セル内に注入するノズルからなる注液装置と、
前記計測セル内の液体の濁度を計測する濁度計と、
これらを制御する演算装置と、を備え
前記演算装置は、前記分析台及び前記注液装置を制御して濃度既知の二酸化炭素溶存溶液を複数の希釈率で濃度既知の水酸化カルシウム水溶液に希釈混合した溶液を複数の計測セル内に作成し、希釈後の溶存二酸化炭素濃度を算出するとともに、各計測セル内の溶液の濁度を前記濁度計により計測し、二酸化炭素濃度と濁度との検量線を算出し、
前記分析台及び前記注液装置を制御して濃度未知の二酸化炭素溶存原液を別々の希釈率で希釈した複数の第１段階希釈溶液を他の複数の計測セル内に作成し、各第１段階希釈溶液を濃度既知の水酸化カルシウム水溶液にさらに希釈混合して第２段階希釈溶液を前記他の複数の計測セル内に作成し、生成した炭酸カルシウムにより白濁した各第２段階希釈溶液の濁度を前記濁度計により測定し、希釈率と濁度との一次近似式を求め、
各第２段階希釈溶液の濁度から前記一次近似式の切片を減じた後に第２段階の希釈倍率を乗じて補正濁度を算出し、前記検量線の係数により前記補正濁度を除することで各第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を算出し、
さらに、第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を第１段階希釈溶液の希釈率で除することにより濃度未知の二酸化炭素溶存原液の溶存二酸化炭素濃度を算出することを特徴とする溶存二酸化炭素濃度の計測装置。
【請求項３】
炭酸ガス溶解液中に微小気泡として分散した炭酸ガスの濃度を計測する炭酸ガス濃度計測方法であって、
濃度既知の二酸化炭素溶存溶液を複数の希釈率で濃度既知の水酸化カルシウム水溶液に希釈混合し、
生成した炭酸カルシウムにより白濁した溶液の濁度を計測することにより希釈後の溶存二酸化炭素濃度と濁度との検量線を求める検量線検出過程と、
濃度計測の対象とする炭酸ガス溶解液の一部を脱気し、炭酸ガス溶解液から放出させた炭酸ガスを前記検量線検出過程で用いたのと同じ濃度の水酸化カルシウム水溶液に吸収させ、
生成した炭酸カルシウムにより白濁した溶液の濁度を計測し、この濁度を前記検量線に当てはめて溶存二酸化炭素濃度を求め、指標とする炭酸ガス溶解液中に微小気泡として分散した炭酸ガス量を求める炭酸ガス含有量計測過程と、
求めた炭酸ガス含有量を前記炭酸ガス溶解液の体積で除する炭酸ガス濃度算出過程と、
からなることを特徴とする炭酸ガス濃度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存二酸化炭素濃度の計測方法、炭酸ガス濃度計測方法及び溶存二酸化炭素濃度の計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭酸泉は優れた保温作用があることから、古くから温泉を利用する浴場等で用いられている。炭酸泉の保温作用は、基本的には、含有炭酸ガスの末梢血管拡張作用により身体環境が改善されるためと考えられる。また炭酸ガスの経皮進入によって毛管血管床の増加及び拡張が起こり、皮膚の血行を改善する。このため退行性病変及び末梢循環障害の治療に効果があるとされている。
【０００３】
このように炭酸泉が優れた効果を持つことから、これを人工的に得る炭酸水の製造方法の一例が、特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、炭酸水中の溶存二酸化炭素濃度の計測方法としては、炭酸水から放出された二酸化炭素の圧力を測定することにより濃度を計測する方法（特許文献１参照）や、炭酸水から放出された気相の二酸化炭素中の二酸化炭素濃度を炭酸ガスセンサ素子を用いて計測する方法（特許文献２参照）等がある。また、炭酸水中の水素イオン濃度が炭酸水素イオンの濃度に比例するため、ｐＨを計測することで炭酸水素イオンの濃度を算出する方法もある。
【特許文献１】特開２００４−３３７８４６号公報
【特許文献２】特許第３２３６２５４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１又は２に記載の二酸化炭素濃度の計測方法では、高濃度の炭酸水の溶存二酸化炭素濃度を計測することができなかった。また、ｐＨを計測する方法では、炭酸水中に気泡として存在する二酸化炭素の濃度を計測することはできなかった。
【０００６】
本発明の課題は、高濃度の炭酸水の溶存二酸化炭素濃度を計測することができる溶存二酸化炭素濃度の計測方法、炭酸ガス濃度計測方法及び溶存二酸化炭素濃度の計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、溶存二酸化炭素濃度の計測方法であって、濃度既知の二酸化炭素溶存溶液を複数の希釈率で濃度既知の水酸化カルシウム水溶液に希釈混合し、生成した炭酸カルシウムにより白濁した溶液の濁度を計測することにより希釈後の溶存二酸化炭素濃度と濁度との検量線を求める検量線検出過程と、濃度未知の二酸化炭素溶存原液を別々の希釈率で希釈した複数の第１段階希釈溶液を作成し、各第１段階希釈溶液を前記検量線検出過程で用いたのと同じ濃度の水酸化カルシウム水溶液にさらに希釈混合して第２段階希釈溶液を作成し、生成した炭酸カルシウムにより白濁した各第２段階希釈溶液の濁度を測定し、希釈率と濁度との一次近似式を求め、各第２段階希釈溶液の濁度から前記一次近似式の切片を減じた後に第２段階の希釈倍率を乗じて補正濁度を算出し、前記検量線の係数により前記補正濁度を除することで各第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を算出し、さらに、第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を第１段階希釈溶液の希釈率で除することにより濃度未知の二酸化炭素溶存原液の溶存二酸化炭素濃度を算出する算出過程と、からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、図１に示すように、溶存二酸化炭素濃度の計測装置１であって、複数の計測セル２が載置された分析台７と、濃度既知の二酸化炭素溶存溶液、濃度既知の水酸化カルシウム水溶液、二酸化炭素が溶存していない希釈液、測定対象となる濃度未知の二酸化炭素溶存溶液の４種類の液体を貯留するタンク４、及び各タンク４に貯留された液体を前記計測セル内に注入するノズル５からなる注液装置３と、前記計測セル２内の液体の濁度を計測する濁度計６と、これらを制御する演算装置８と、を備え、前記演算装置８は、前記分析台８及び前記注液装置３を制御して濃度既知の二酸化炭素溶存溶液を複数の希釈率で濃度既知の水酸化カルシウム水溶液に希釈混合した溶液を複数の計測セル２内に作成し、希釈後の溶存二酸化炭素濃度を算出するとともに、各計測セル２内の溶液の濁度を前記濁度計６により計測し、二酸化炭素濃度と濁度との検量線を算出し、前記分析台８及び前記注液装置３を制御して濃度未知の二酸化炭素溶存原液を別々の希釈率で希釈した複数の第１段階希釈溶液を他の複数の計測セル２内に作成し、各第１段階希釈溶液を濃度既知の水酸化カルシウム水溶液にさらに希釈混合して第２段階希釈溶液を前記他の複数の計測セル２内に作成し、生成した炭酸カルシウムにより白濁した各第２段階希釈溶液の濁度を前記濁度計６により測定し、希釈率と濁度との一次近似式を求め、各第２段階希釈溶液の濁度から前記一次近似式の切片を減じた後に第２段階の希釈倍率を乗じて補正濁度を算出し、前記検量線の係数により前記補正濁度を除することで各第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を算出し、さらに、第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を第１段階希釈溶液の希釈率で除することにより濃度未知の二酸化炭素溶存原液の溶存二酸化炭素濃度を算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、炭酸ガス溶解液中に微小気泡として分散した炭酸ガスの濃度を計測する炭酸ガス濃度計測方法であって、濃度既知の二酸化炭素溶存溶液を複数の希釈率で濃度既知の水酸化カルシウム水溶液に希釈混合し、生成した炭酸カルシウムにより白濁した溶液の濁度を計測することにより希釈後の溶存二酸化炭素濃度と濁度との検量線を求める検量線検出過程と、濃度計測の対象とする炭酸ガス溶解液の一部を脱気し、炭酸ガス溶解液から放出させた炭酸ガスを前記検量線検出過程で用いたのと同じ濃度の水酸化カルシウム水溶液に吸収させ、生成した炭酸カルシウムにより白濁した溶液の濁度を計測し、この濁度を前記検量線に当てはめて溶存二酸化炭素濃度を求め、指標とする炭酸ガス溶解液中に微小気泡として分散した炭酸ガス量を求める炭酸ガス含有量計測過程と、求めた炭酸ガス含有量を前記炭酸ガス溶解液の体積で除する炭酸ガス濃度算出過程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、濃度既知の二酸化炭素溶存溶液を複数の希釈率で濃度既知の水酸化カルシウム水溶液に希釈混合し、生成した炭酸カルシウムにより白濁した溶液の濁度を計測することで溶存二酸化炭素濃度と濁度との検量線を求めるとともに、濃度未知の二酸化炭素溶存原液を別々の希釈率で希釈した複数の第１段階希釈溶液を作成し、各第１段階希釈溶液を前記検量線検出過程で用いたのと同じ濃度の水酸化カルシウム水溶液にさらに希釈混合して第２段階希釈溶液を作成し、生成した炭酸カルシウムにより白濁した各第２段階希釈溶液の濁度を測定し、希釈率と濁度との一次近似式を求め、各第２段階希釈溶液の濁度から一次近似式の切片を減じた後に第２段階の希釈倍率を乗じて補正濁度を算出し、検量線の係数により補正濁度を除することで各第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を算出し、さらに、第２段階希釈溶液の溶存二酸化炭素濃度を第１段階希釈溶液の希釈率で除することにより濃度未知の二酸化炭素溶存原液の溶存二酸化炭素濃度を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態の溶存二酸化炭素濃度の計測方法は、炭酸水中に水酸化カルシウムを加えることで、溶存二酸化炭素濃度に応じて炭酸カルシウムを生成させ、白濁した水溶液の濁度を計測することにより、溶存二酸化炭素濃度を算出する、というものである。
【００１３】
ここで濁度とは、水の濁りの程度を表すものであり、精製水１Ｌ中に標準物質（カオリンまたはホルマジン）１ｍｇを含む場合と同程度の濁りを濁度１度（または１ｍｇ／Ｌ）としている（ＪＩＳ  Ｋ０１０１参照）。
なお、濁度の計測は比濁法、透過光測定法、積分球式光電光度法、散乱光測定法等の光学的手法により測定することができる。具体的には、市販の濁度計６や分光光度計を用いて測定することができる。
【００１４】
以下、溶存二酸化炭素濃度を算出する工程について説明する。
【００１５】
＜Ａ＞検量線の作成
まず、溶存二酸化炭素濃度が既知の溶液に対して、充分量の水酸化カルシウムを加えて溶液を白濁させ、濁度を計測する。次いで、溶存二酸化炭素濃度をｘ軸、濁度をｙ軸にとり、溶存二酸化炭素濃度と濁度との関係を示す検量線を作成する。なお、検量線を作成するに当たり、相関係数を評価するため、少なくとも３点以上の溶存二酸化炭素濃度について濁度を計測することが好ましい。
【００１６】
検量線は、例えば（１）式で表される。
ｙ＝ａ0ｘ＋ｂ0…（１）
【００１７】
ここで、濁度から検量線を示す式のｙ切片値ｂ0を減じた値を補正濁度とすると、溶存二酸化炭素濃度は補正濁度に比例する。したがって、濃度未知の炭酸水について、補正濁度ｙ−ｂ0を係数ａ0で除することにより、溶存二酸化炭素濃度ｘを算出することができる。
【００１８】
＜Ｂ＞濃度未知の炭酸水のＣＯ2濃度算出
次に、濃度未知の炭酸水について、任意の希釈率で希釈し、濁度を計測する。次いで、希釈率をｘ軸、濁度をｙ軸にとり、希釈率と濁度との関係を示す一次近似式を求める。なお、一次近似式を求めるに当たり、相関係数を評価するため、少なくとも３点以上の希釈率について濁度を計測することが好ましい。
【００１９】
一次近似式は、例えば（２）式で表される。
ｙ＝ａ1ｘ＋ｂ1…（２）
【００２０】
ここで、濁度から一次近似線を示す式のｙ切片値ｂ1を減じた値を補正濁度とすると、希釈率は補正濁度に比例する。したがって、希釈した濃度未知の炭酸水について、補正濁度ｙ−ｂ1を希釈率で除することにより、原液の補正濁度を求めることができ、原液の補正濁度を検量線の係数ａ0で除することにより、原液の溶存二酸化炭素濃度を算出することができる。
【００２１】
なお、透過光測定法により濁度を計測する場合には、濁度の代わりに吸光度を用いて溶存二酸化炭素濃度を算出してもよい。
この場合、まず、吸光度を測定することにより検量線を作成する。次に、濃度未知の炭酸水について、任意の希釈率で希釈し、吸光度を計測する。次いで、吸光度と希釈率との関係を示す一次近似式を求める。なお、検量線や一次近似式を求めるに当たり、少なくとも３点以上の濃度や希釈率について吸光度を計測する必要がある点は同様である。
以下、濁度の場合と同様に、検量線と一次近似式とを用いて原液の溶存二酸化炭素濃度を算出することができる。
【００２２】
次に、濃度未知の炭酸水の溶存二酸化炭素濃度を計測する計測装置１の例について説明する。
図１は溶存二酸化炭素の計測装置１を示す模式図である。計測装置１は、複数の計測セル２と、注液装置３と、濁度計６と、分析台７と、これらを制御する演算装置８とからなる。
【００２３】
複数の計測セル２は分析台７上に配列されており、注液装置３により内部に濃度既知の炭酸水、濃度既知の水酸化カルシウム水溶液、二酸化炭素が溶存していない冷蒸留水（希釈用）、溶存二酸化炭素濃度が未知の原液（計測対象）が注入、混合される。計測セル２はガラス等の光透過性の素材からなり、濁度計６による濁度計測が可能になっている。
【００２４】
注液装置３は、濃度既知の炭酸水、濃度既知の水酸化カルシウム水溶液、二酸化炭素が溶存していない冷蒸留水、溶存二酸化炭素濃度が未知の原液の各溶液を貯留するタンク４と、各溶液に対応するノズル５とからなる。ノズル５が演算装置８により開閉されることで、タンク４内の液体を所定量、計測セル２に注入する。
【００２５】
分析台７は演算装置８により駆動され、複数の計測セル２を注液装置３のノズル５の下部に案内し、その後、注液装置３により溶液が注入された計測セル２を濁度計６に通過させる。
濁度計６は計測セル２の通過経路に設けられ、計測セル２に注入された溶液の濁度を光学的手法により計測し、演算装置８に濁度データを出力する。
【００２６】
演算装置８は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、注液装置３、分析台７、濁度計６を制御する機能を有する。また、演算装置８は、計測した濁度から検量線と一次近似式を求め、未知の原液の溶存二酸化炭素濃度を算出する機能を有する。
【００２７】
なお、上記装置では注液装置３及び濁度計６を固定し、分析台７上の計測セル２を移動させることとしたが、計測セル２を固定し、注液装置３及び濁度計６を移動させてもよい。
【００２８】
次に、計測装置１を用いて濃度未知の溶液の溶存二酸化炭素濃度を算出する方法について説明する。
【００２９】
まず、分析台７上に配列された計測セル２を、順に注液装置３の下に配置する。次に、注液装置３により、３つ以上の所定数の計測セル２（第１群セル）に濃度既知の炭酸水、二酸化炭素が溶存していない冷蒸留水を所定量注入し、混合することで、所定の溶存二酸化炭素濃度の炭酸水を作成する。
【００３０】
一方、別の３つ以上の所定数の計測セル２（第２群セル）には、溶存二酸化炭素濃度が未知の原液、二酸化炭素が溶存していない冷蒸留水を所定量注入し、混合することで、所定の希釈率の溶液を作成する。
【００３１】
次に、第１群セル及び第２群セルに濃度既知の水酸化カルシウム水溶液を所定量注入する。その後、濁度計６により計測セル２内の溶液の濁度を計測する。濁度計６により計測された濁度は、第１群セルの溶存二酸化炭素濃度、第２群セルの希釈率とともに、演算装置８内のＲＡＭに記憶される。
【００３２】
次に、演算装置８内のＣＰＵにより、ＲＡＭに記憶された第１群セルの溶存二酸化炭素濃度と濁度から検量線の式（１）が、ＲＡＭに記憶された第２群セルの希釈率と濁度から一次近似式（２）が求められる。
【００３３】
その後、ＣＰＵは、濁度から一次近似線を示す式のｙ切片値ｂ1を減じた補正濁度ｙ−ｂ1を希釈率で除して原液の補正濁度を求め、原液の補正濁度を検量線の係数ａ0で除することにより、原液の溶存二酸化炭素濃度を算出する。
【実施例１】
【００３４】
以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。
＜Ａ＞検量線の作成
濃度既知の炭酸ナトリウム水溶液を用いて、検量線を作成した。なお、濁度は透過光測定法により算出した。
（Ａ１）炭酸ナトリウム水溶液の作成
日本薬局方品の乾燥炭酸ナトリウム1.036ｇに、二酸化炭素が溶存していない脱気蒸留水を加えて１Ｌとし、１０３６ｐｐｍの炭酸ナトリウム水溶液を得た。Ｎａ2ＣＯ3の分子量は１０６、ＣＯ2の分子量は４４であるので、１０３６ｐｐｍの炭酸ナトリウム水溶液のＣＯ2濃度は、１０３６×４４／１０６＝４３０．０ｐｐｍとなる。
【００３５】
（Ａ２）水酸化カルシウム水溶液の作成
日本薬局方品の水酸化カルシウム３ｇに、二酸化炭素が溶存していない脱気冷蒸留水を加えて１Ｌとし、空気中の二酸化炭素が溶解しないように密閉容器内で１時間時々振り混ぜた後に静置して水酸化カルシウムを得た。Ｃａ（ＯＨ）2の分子量は７６であるので、水酸化カルシウム水溶液の濃度は０．０４ｍｏｌ／Ｌとなる。
【００３６】
（Ａ３）吸光度測定
（Ａ１）の炭酸ナトリウム水溶液０．１ｍｌ，０．２ｍｌ，０．３ｍｌ，０．４ｍｌ，０．５ｍｌ，０．６ｍｌ，０．７ｍｌを、それぞれ（Ａ２）の水酸化カルシウム水溶液４．０ｍｌに加え、白濁した水溶液の吸光度（４５０ｎｍ）を計測した。
【００３７】
（Ａ４）ＣＯ2濃度の算出
各溶液のＣＯ2濃度は、それぞれ４３０×０．１／（０．１＋４．０）＝１０．４９ｐｐｍ、４３０×０．２／（０．２＋４．０）＝２０．４８ｐｐｍ、４３０×０．３／（０．３＋４．０）＝３０．００ｐｐｍ、４３０×０．４／（０．４＋４．０）＝３９．０９ｐｐｍ、４３０×０．５／（０．５＋４．０）＝４７．７８ｐｐｍ、４３０×０．６／（０．６＋４．０）＝５６．０９ｐｐｍ、４３０×０．７／（０．７＋４．０）＝６４．０４ｐｐｍ、と算出した。
【００３８】
（Ａ５）濁度の算出
標準カオリン１ｐｐｍ溶液（濁度１度）の吸光度（４５０ｎｍ）が０．４３４であるので、（Ａ３）で計測した吸光度に２．３０３（＝１÷０．４３４）を乗じて濁度を算出した。
ＣＯ2濃度をｘ軸に、濁度をｙ軸にプロットし、検量線を作成した（図２）。得られた検量線の式は
ｙ＝０．０１８３１６ｘ＋０．０００４９…（３）
であり、相関係数は０．９８８であった。
【００３９】
（Ａ６）補正濁度の算出
（３）式のｙ切片値（０．０００４９）を濁度から減じて補正濁度を算出した。
そして、ＣＯ2濃度をｘ軸に、補正濁度をｙ軸にプロットしたときの一次近似式は
ｙ＝０．０１８３１６ｘ…（４）
となる。
【００４０】
各水溶液に対して計測された吸光度と、算出されたＣＯ2濃度、濁度及び補正濁度を表１に示す。
【表１】
2009008507.tif 000003
【００４１】
（３）、（４）式より、ＣＯ2濃度と、濁度または補正濁度との相関が高いことがわかる。したがって、ＣＯ2濃度が未知の水溶液に水酸化カルシウム溶液を混合して吸光度を計測し、濁度を算出することで、濁度からＣＯ2濃度を概算することができると考えられる。
【００４２】
＜Ｂ＞濃度未知の炭酸水のＣＯ2濃度算出
（Ｂ１）炭酸水の作成
炭酸泉製造装置（ＣＣＣａｒｂｏ，三菱レーヨン社製）を用いて濃度未知の炭酸水を作成した。
（Ｂ２）第１段階希釈溶液の作成
（Ｂ１）の炭酸水０．１ｍｌ，０．３ｍｌ，０．５ｍｌ，０．８ｍｌ，１．０ｍｌ，１．５ｍｌ，２．０ｍｌ，３．０ｍｌ，４．０ｍｌ，５．０ｍｌ，６．０ｍｌを、それぞれ二酸化炭素が溶存していない蒸留水５．０ｍｌに希釈した。希釈率はそれぞれ、０．１／（０．１＋５．０）＝０．０１９６，０．３／（０．３＋５．０）＝０．０５６６，０．５／（０．５＋５．０）＝０．０９０９，０．８／（０．８＋５．０）＝０．１３７９，１．０／（１．０＋５．０）＝０．１６６７，１．５／（１．５＋５．０）＝０．２３０８，２．０／（２．０＋５．０）＝０．２８５７，３．０／（３．０＋５．０）＝０．３７５０，４．０／（４．０＋５．０）＝０．４４４４，５．０／（５．０＋５．０）＝０．５０００，６．０／（６．０＋５．０）＝０．５４５５、となる。
【００４３】
（Ｂ３）吸光度測定
（Ｂ２）の第１段階希釈溶液０．０５ｍｌを、それぞれ（Ａ２）の水酸化カルシウム水溶液３．０ｍｌに加え、白濁した水溶液の吸光度（４５０ｎｍ）を計測した。ここで、第１段階希釈溶液は、さらに３．０５／０．０５＝６１倍に希釈されることとなる。
【００４４】
（Ｂ４）補正濁度の算出
第１段階の希釈率をｘ軸に、吸光度をｙ軸にプロットし、一次近似直線を作成した（図３）。得られた一次近似直線の式は
ｙ＝０．２４９７５ｘ＋０．０８５７６５…（５）
であり、相関係数は０．９２９９８であった。
【００４５】
第１段階希釈溶液の補正濁度は、以下の式により算出した。
補正濁度＝２．３０３×６１×（吸光度−０．０８５７６５）…（６）
【００４６】
（Ｂ５）第１段階希釈溶液のＣＯ2濃度の算出
（Ｂ４）で算出した補正濁度を、（３）式または（４）式のｘの係数０．０１８３１２で除することにより、第１段階希釈溶液のＣＯ2濃度を算出した。
【００４７】
（Ｂ６）炭酸水原液のＣＯ2濃度の算出
（Ｂ５）で算出したＣＯ2濃度を、第１段階希釈溶液の原液からの希釈率で除することにより、原液のＣＯ2濃度を算出した。
【００４８】
各第１段階希釈溶液に対して、計測された吸光度と、算出された希釈率、補正濁度、ＣＯ2濃度、及び炭酸水原液のＣＯ2濃度を表２に示す。
【表２】
2009008507.tif 000004
【００４９】
算出された炭酸水原液のＣＯ2濃度は、１２０８〜２７４２ｐｐｍであった。したがって、（Ｂ１）の炭酸泉製造装置により製造された炭酸水原液のＣＯ2濃度は、１２０８〜２７４２ｐｐｍであることがわかる。
【００５０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態の二酸化炭素濃度の計測方法について説明する。
【００５１】
＜Ｃ＞炭酸ガス濃度計測
上記計測方法では、炭酸水中の炭酸（Ｈ2ＣＯ3）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ3−）、炭酸イオン（ＣＯ32−）を計測するが、水溶液中に微小気泡として分散する炭酸ガス（ＣＯ2）を計測することができない。そこで、以下の方法により、炭酸ガス溶解液中の炭酸ガス濃度を計測する。ここで、炭酸ガス溶解液とは、溶液中に炭酸ガスが微小気泡として分散する水溶液であり、炭酸ガス濃度とは、炭酸ガス溶解液中に微小気泡として分散する炭酸ガスの総量を、炭酸ガス溶解液の体積で除したものである。
【００５２】
（Ｃ１）検量線の作成
濃度既知の炭酸ナトリウム水溶液を用いて、検量線を作成する。例えば実施例１と同様に、適当に希釈した炭酸ナトリウム水溶液を、濃度既知の水酸化カルシウム水溶液（例えば、飽和水酸化カルシウム水溶液の上清）と所定量ずつ反応させ、吸光度を測定し、補正濁度を計測する。次いで、二酸化炭素濃度を横軸に、補正濁度を縦軸にプロットすると、二酸化炭素濃度と補正濁度との間に比例関係が見出され、検量線を作成することができる。
（Ｃ２）炭酸ガスの総量計測
【００５３】
次に、測定対象溶液となる炭酸ガス溶解液について、微小気泡として分散する炭酸ガスの総量を求める。
【００５４】
まず、計測装置１０について説明する。図４に示すように、計測装置１０は、炭酸ガスの微小気泡が分散する炭酸水を測定対象溶液として入れた容器２０と、飽和水酸化カルシウム水溶液を入れた複数の容器（１番目の炭酸ガス吸収容器２１、２番目の炭酸ガス吸収容器２２、…、ｎ番目の炭酸ガス吸収容器（２０＋ｎ））とが配列されてなる。ここで、ｎは３以上の任意の整数である。
なお、測定対象溶液は、（Ｃ１）の測定対象溶液と同濃度である。
【００５５】
各容器には、蓋３０，３１，３２，…（３０＋ｎ）がされており、蓋には２本の管４０，４１，４２，…（４０＋ｎ），５０，５１，５２，…（５０＋ｎ）が貫通している。一方は流入管４０，４１，４２，…（４０＋ｎ）であり、蓋３０，３１，３２，…（３０＋ｎ）の上部から測定対象溶液の液面下まで達している。他方は流出管５０，５１，５２，…（５０＋ｎ）であり、蓋３０，３１，３２，…（３０＋ｎ）の上部から測定対象溶液の液面よりも上方まで達している。
【００５６】
流入管４０には、図示しない二酸化炭素吸収フィルターが設けられており、後述するように二酸化炭素を除去した外部の空気が流入する。流出管５０の上端と、流入管４１の上端とは、第１接続管６１で接続されている。同様に、流出管５１の上端と流入管４２の上端とが第２接続管６２で接続され、…流出管（５０＋ｎ−１）の上端と流入管（４０＋ｎ）の上端とが第ｎ接続管（６０＋ｎ）で接続されている。流出管（５０＋ｎ）の上端は、真空ポンプに接続されている。
【００５７】
次に、測定対象溶液中の二酸化炭素の総量を求める方法について説明する。
真空ポンプを駆動して炭酸ガス吸収容器内（２０＋ｎ）の空気を吸引すると、炭酸ガス吸収容器（２０＋ｎ）内が減圧され、流入管（４０＋ｎ）、第ｎ接続管（６０＋ｎ）、及び流出管（５０＋ｎ−１）を介して炭酸ガス吸収容器（２０＋ｎ−１）内の気体が炭酸ガス吸収容器（２０＋ｎ）内に流入する。以下同様にして、炭酸ガス吸収容器２１内の気体が炭酸ガス吸収容器２２内に流入し、測定対象溶液を入れた容器２０内の気体が炭酸ガス吸収容器２１内に流入する。測定対象溶液を入れた容器２０には、流入管４０を介して二酸化炭素を除去した外部の空気が流入する。
【００５８】
外部の空気は、流入管４０の下端から測定対象溶液内に気泡として流入し、水面に浮上するが、このとき測定対象溶液内の微小気泡と合体する。微小気泡が合体した気泡は水面で破裂し、微小気泡内にあった炭酸ガスも水面上に放出される。なお、測定対象溶液中の炭酸（Ｈ2ＣＯ3）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ3−）、炭酸イオン（ＣＯ32−）は放出されない。
【００５９】
測定対象溶液の水面上に放出された炭酸ガスは、流出管５０、第１接続管６１、流入管４１を介して炭酸ガス吸収容器２１内に流入し、流入管４１の下端から飽和水酸化カルシウム水溶液内に気泡として流入する。このとき、炭酸ガスの一部は飽和水酸化カルシウム水溶液に吸収され、生成した炭酸カルシウムにより飽和水酸化カルシウム水溶液が白濁する。
【００６０】
炭酸ガス吸収容器２１内の飽和水酸化カルシウム水溶液に吸収されなかった炭酸ガスは、飽和水酸化カルシウム水溶液の水面に浮上し、流出管５１、第２接続管６２、流入管４２を介して２番目の炭酸ガス吸収容器内に流入する。以下、同様にして炭酸ガスが各炭酸ガス吸収容器内の飽和水酸化カルシウム水溶液に吸収され、生成した炭酸カルシウムにより飽和水酸化カルシウム水溶液が白濁する。
【００６１】
なお、炭酸ガスが炭酸ガス吸収容器（２０＋ｎ−１）内の飽和水酸化カルシウム水溶液までに全て吸収され、最後の炭酸ガス吸収容器（２０＋ｎ）内の飽和水酸化カルシウム水溶液が白濁しないように、ｎを充分に大きくする。
【００６２】
次に、白濁した炭酸ガス吸収容器２１，２２，…（２０＋ｎ−１）内の各飽和水酸化カルシウム水溶液の濁度を計測し、補正濁度を算出し、（Ｃ１）で求めた検量線から各飽和水酸化カルシウム水溶液の二酸化炭素濃度を算出する。次いで、求めた濃度から、各飽和水酸化カルシウム中の二酸化炭素量を求め、加算する。以上により、測定対象溶液中に微小気泡として分散していた炭酸ガス（ＣＯ2）の総量を求めることができる。これを測定対象溶液の体積で除することにより、測定対象溶液中に微小気泡として分散する炭酸ガス濃度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る溶存二酸化炭素濃度の計測装置１を示す模式図である。
【図２】ＣＯ2濃度をｘ軸に、濁度をｙ軸にプロットしたグラフである。
【図３】第１段階の希釈率をｘ軸に、吸光度をｙ軸にプロットしたグラフである。
【図４】炭酸ガス濃度の計測装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１     計測装置
２     計測セル
３     注液装置
４     タンク
５     ノズル
６     濁度計
７     分析台
８     演算装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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