希釈・混合計算ツール

プラント・プロセス設計向けエンジニアリング計算ツール · 最終更新: 2026年3月

C₁V₁ = C₂V₂の希釈式と物質収支による混合計算を行います。目標濃度・目標量から必要な原液量・希釈水量を求める希釈計算と、2種類の液体を混合した際の最終濃度を計算します。薬液調製、洗浄液準備、プロセス化学に活用します。

用途

希釈・混合計算は、目標濃度の溶液を調製したり、異なる濃度の2液を混ぜた後の濃度を予測したりするための基本的な物質収支計算です。薬液調製、洗浄・消毒液の希釈、プロセス液の濃度管理など、化学・水処理・製造の現場で日常的に使用されます。本計算器は希釈式と2液混合式の両方に対応します。

主な用途

  • 原液から目標濃度を得るための希釈水量・原液量の算定
  • 異なる濃度の2液を混合した後の最終濃度の予測
  • 洗浄液・消毒液・薬液の調製比の決定
  • プロセス・バッチ運転における濃度管理と配合計算

計算式と方法論

希釈は溶質量保存（物質収支・モル収支）に基づき、次式で表されます。

C₁V₁ = C₂V₂（希釈前の溶質量 ＝ 希釈後の溶質量）

ここで C₁・V₁ は希釈前の濃度と体積、C₂・V₂ は希釈後の濃度と体積です。2液混合後の濃度は各成分の溶質量を合算して C_mix =（C₁V₁ ＋ C₂V₂）/（V₁ ＋ V₂）で求めます。濃度は質量基準（wt%・mg/L）でもモル基準（mol/L）でも、両辺で単位を統一すれば同形の式が成立します。

前提条件と制限事項

  • 溶質量が保存され、反応・析出・揮発がないことを前提とする
  • 混合時の体積は加成的（V₁＋V₂）と近似する
  • 濃硫酸など体積収縮・発熱を伴う系では誤差が生じる
  • 両辺の濃度・体積の単位を必ず統一する必要がある

設計上の注意点

強酸・強アルカリの希釈では「酸は水に加える（必ず水へ酸を注ぐ）」を厳守してください。逆に行うと急激な発熱で突沸・飛散を招き危険です。濃厚溶液の混合では体積の非加成性により実体積が計算値とずれることがあるため、最終調整は実測濃度で行います。発熱を伴う希釈では冷却と少量ずつの添加が安全上重要です。

計算例

条件:

  • 原液 C₁ = 35 %（濃塩酸）
  • 目標濃度 C₂ = 5 %
  • 必要バッチ量 V₂ = 1000 L

方法: 希釈式 C₁V₁ = C₂V₂ → V₁ = C₂·V₂/C₁ = 5·1000/35 ≈ 143 L の原液、残り ≈ 857 L が水。

結果: 35 %原液を約143 L取り、水を加えて1000 Lにする。

解釈: C₁V₁=C₂V₂は体積加成性を前提とし、希薄では妥当ですが混合で体積収縮する場合は楽観的です。重要な場合は質量・密度で最終量を確認します。酸は必ず水へ加えます。本系の希釈熱は大きく、逆添加は突沸・飛散の恐れがあります。

よくある誤用・注意点

  • 体積が加成的でない高濃度溶液にC₁V₁ = C₂V₂を適用すること — 混合体積が和と異なり、最終濃度が偏ります。
  • 式の両辺で濃度基準（w/w%、w/v%、モル濃度）を混同すること — 妥当な収支になりません。
  • 強酸・強塩基（特に濃H₂SO₄）の希釈熱を無視すること — 発熱は数値だけでなく実際の安全上の危険です。
  • 瞬時に均一になると仮定すること — 式は終状態を与えますが、混合時間や局所的な高温・高濃度域の発生は示しません。

よくある質問

C₁V₁ = C₂V₂は全濃度で成り立ちますか？

希薄溶液で混合により全体積がほとんど変化しない場合に有効です。高濃度溶液や密度差が大きい溶液では、混合による体積変化を考慮する必要があります。

酸などの反応性溶液の混合にも使えますか？

反応せず、著しい発熱がない場合のみです。酸の希釈（特に濃硫酸）では希釈熱が大きく、危険な温度上昇を引き起こす可能性があります。特定の安全手順に従ってください。

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利用上の注意
  • 更新: 2026年3月
  • 用途: 予備エンジニアリング検討支援

本ツールは教育および概算検討を目的としています。計算結果は、前提条件、入力値、流体・材料物性、使用式の適用範囲によって大きく変わる場合があります。設計、調達、製作、運転、安全上の判断に使用する前に、重要な計算は必ず独立して検証し、適用規格・仕様書および正式な設計レビュー手順に従ってください。