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公開番号2025022774
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2024110064
出願日2024-07-09
発明の名称濃度比測定方法、及び濃度比測定装置
出願人日置電機株式会社
代理人弁理士法人ITOH
主分類G01N 21/3577 20140101AFI20250206BHJP(測定;試験)
要約【課題】広い濃度範囲で、トルエン乃至メチルシクロヘキサン含有溶液の成分濃度をリアルタイムに測定することができる濃度比測定方法の提供。
【解決手段】トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液の濃度比を測定する濃度比測定方法であって、前記溶液の特定波長における吸光度を測定する工程と、前記吸光度に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度tと前記メチルシクロヘキサンの濃度mとの濃度比t:mを算出する工程と、を含み、前記特定波長が、1120nm以上1140nm以下、1190nm以上1230nm以下、1620nm以上1680nm以下、1730nm以上1850nm以下、1800nm以上2050nm以下、2150nm以上2180nm以下、及び2360nm以上2420nm以下の波長域における1以上の波長乃至波長域である。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液の濃度比を測定する濃度比測定方法であって、
前記溶液の特定波長における吸光度を測定する工程と、
前記吸光度に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する工程と、を含み、
前記特定波長が、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域であることを特徴とする濃度比測定方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記特定波長が、２以上の波長乃至波長域である請求項１に記載の濃度比測定方法。
【請求項３】
前記特定波長が、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、及び１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である請求項１に記載の濃度比測定方法。
【請求項４】
前記溶液に水乃至水素ガスが混入する場合を、前記トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する前記溶液の濃度比の測定から除外する工程を更に有し、
前記溶液に水乃至水素ガスが混入する場合が、下記（１）又は（２）である請求項１に記載の濃度比測定方法。
（１）１５００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下及び／又は１７５０ｎｍ以上１９００ｎｍ以下の波長域の１以上の波長乃至波長域における吸光度が前記トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する前記溶液の最大吸光度を超え、前記溶液に水が混入する場合
（２）１５００ｎｍ以上１９００ｎｍ以下の波長域の１以上の波長乃至波長域における吸光度が前記トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する前記溶液の最小吸光度未満であり、前記溶液に水素ガスが混入する場合
【請求項５】
トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液の濃度比を測定する濃度比測定装置であって、
前記溶液の特定波長における吸光度を測定する吸光度測定部と、
前記吸光度に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する濃度比算出部と、
を有し、
前記特定波長が、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域であることを特徴とする濃度比測定装置。
【請求項６】
前記吸光度測定部が、測定セルと、前記測定セルに収容された前記溶液に前記特定波長の光線を照射する光源と、前記溶液を透過した透過光の吸光度を測定する吸光度検出器と、を有する請求項５に記載の濃度比測定装置。
【請求項７】
前記吸光度測定部が、前記光源と前記測定セルとの光路上に分光器を更に有し、
前記分光器が、１１２１ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６３９ｎｍ以下、及び２１５０ｎｍ以上２１６９ｎｍ以下の波長域を透過するバンドパスフィルタである請求項６に記載の濃度比測定装置。
【請求項８】
前記吸光度測定部が、前記光源と前記測定セルとの光路上に分光器を更に有し、
前記分光器が、１２０４ｎｍ以上１２２３ｎｍ以下、１７４７ｎｍ以上１７６６ｎｍ以下、１８３１ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２３７９ｎｍ以下の波長域を透過するバンドパスフィルタである請求項６に記載の濃度比測定装置。
【請求項９】
前記吸光度測定部が、前記光源と前記測定セルとの光路上に分光器を更に有し、
前記分光器が、１１６０ｎｍ以上１１６６ｎｍ以下、１２７２ｎｍ以上１３６８ｎｍ以下、１５１９ｎｍ以上１５９３ｎｍ以下、１６９４ｎｍ以上１７０７ｎｍ以下、２０８６ｎｍ以上２０９０ｎｍ以下、２２７４ｎｍ以上２２８４ｎｍ以下、及び２４４４ｎｍ以上２４７６ｎｍ以下の波長域を透過しないカットオフフィルタである請求項６に記載の濃度比測定装置。
【請求項１０】
前記溶液に水乃至水素ガスが混入する場合が、前記トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する前記溶液の濃度比の測定から除外され、
前記溶液に水乃至水素ガスが混入する場合が、下記（１）又は（２）である請求項５に記載の濃度比測定装置。
（１）１５００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下及び／又は１７５０ｎｍ以上１９００ｎｍ以下の波長域の１以上の波長乃至波長域における吸光度が前記トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する前記溶液の最大吸光度を超え、前記溶液に水が混入する場合
（２）１５００ｎｍ以上１９００ｎｍ以下の波長域の１以上の波長乃至波長域における吸光度が前記トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する前記溶液の最小吸光度未満であり、前記溶液に水素ガスが混入する場合

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、濃度比測定方法、及び濃度比測定装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
脱炭素型エネルギーとして、水素エネルギーの利用が推進されている。
水素は、気体のままではエネルギー密度が小さく運搬しにくいため、水素の貯蔵及び輸送技術として、例えば、水素とトルエンとを反応させて水素貯蔵体としてのメチルシクロヘキサンを合成し、メチルシクロヘキサンを輸送し、メチルシクロヘキサンから脱水素して水素を取り出す、有機ハイドライト方式と呼ばれる技術が報告されている（例えば、特許文献１など参照）。
【０００３】
メチルシクロヘキサンの合成反応、又は脱水素反応におけるトルエンとメチルシクロヘキサンとの濃度比を求める方法としては、合成後の反応溶液をガスクロマトグラフィーなどの質量分析装置で測定して、反応溶液中のトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度を求め、両者の濃度から転化率を算出する方法が知られている（例えば、特許文献２など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－０９５３２９号公報
特開２０２０－１５９７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術の前記ガスクロマトグラフィーによる測定方法では、測定試料における測定対象の成分濃度が十分に小さいことが要求されるため、測定試料をサンプリングし、溶媒で十分に希釈し、ガスクロマトグラフィー装置に呈する必要がある。したがって、従来技術の測定方法は、測定精度が高いものの、広い濃度範囲でリアルタイムに濃度を測定することができず、自動化が困難であるという問題がある。
【０００６】
本開示は、広い濃度範囲で、トルエン乃至メチルシクロヘキサン含有溶液の濃度比をリアルタイムに測定することができる濃度比測定方法、及び濃度比測定装置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】
前記課題を解決するための手段としての、本開示の一態様による濃度比測定方法は、トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液の濃度比を測定する濃度比測定方法であって、
前記溶液の特定波長における吸光度を測定する工程と、
前記吸光度に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する工程と、を含み、
前記特定波長が、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、広い濃度範囲で、トルエン乃至メチルシクロヘキサン含有溶液の成分濃度をリアルタイムに測定することができる濃度比測定方法、及び濃度比測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１の実施形態における濃度比測定装置の一例を示す概略図である。
第２の実施形態における濃度比測定装置の一例を示す概略図である。
第１の実施形態における濃度比測定装置の他の例を示す概略図である。
第１の実施形態における濃度比測定装置の他の例を示す概略図である。
第１の実施形態における濃度比測定装置の他の例を示す概略図である。
第７の実施形態における濃度比測定方法の一例を示すフローチャートである。
第７の実施形態における濃度比測定方法の他の例を示すフローチャートである。
トルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
トルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度と決定係数との関係を示すグラフである。
波長幅１０ｎｍの波長域における吸光度と決定係数との関係を示すグラフである。
波長幅２０ｎｍの波長域における吸光度と決定係数との関係を示すグラフである。
第４の実施形態における濃度比測定用のバンドパスフィルタの一例の特性を示すグラフである。
第４の実施形態における濃度比測定用のバンドパスフィルタの他の一例の特性を示すグラフである。
第４の実施形態における濃度比測定用のバンドパスフィルタの他の一例の特性を示すグラフである。
図９のグラフにおいて、決定係数が０．８以下の波長域を示すグラフである。
第４の実施形態における濃度比測定用のカットオフフィルタの一例の特性を示すグラフである。
第４の実施形態における濃度比測定用のカットオフフィルタの他の一例の特性を示すグラフである。
本実施形態の濃度比測定装置を有する有機ハイドライド製造装置の一例を示す図である。
トルエン、メチルシクロヘキサン、水、及び水素における波長と吸光度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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