JP2001108652A

JP2001108652A - 残留塩素濃度測定装置

Info

Publication number: JP2001108652A
Application number: JP28556999A
Authority: JP
Inventors: Tsuneji Kuroki; 恒二黒木; Toshisuke Sakai; 敏輔酒井; Toshiyuki Kubota; 俊幸久保田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】被検液のｐＨ値と残留塩素濃度との測定を互
いに干渉させることなく適正に行って、しかも装置をコ
ンパクトに構成することのできる残留塩素濃度測定装置
を提供することを目的とする。【解決手段】受水槽１１の被検液に液絡を介して接続
される基準電極１６及び基準電極１６の周囲に配置され
る内部液とを備えた参照電極１４と、受水槽１１の被検
液に浸漬され参照電極１４との間に導通回路を形成する
水素イオン感応電極１８と、作用極１２及び対極１３間
の印加電圧を制御して作用極１２及び参照電極１４間の
電位差を一定に維持させる印加電圧制御部１９と、作用
極１２及び対極１３間に流れる電流値を検出する電流検
出部２０と、水素イオン感応電極１８及び参照電極１４
間に発生する起電力を検出する電圧検出部２１と、水素
イオン濃度を用いて残留塩素濃度を補正する補正演算部
２２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気化学分析法を用
いた水溶液中の遊離塩素（以下、残留塩素と呼ぶ）濃度
を測定する残留塩素濃度測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の残留塩素濃度測定装置は、上水等
の残留塩素濃度の制御及び監視に広く用いられている。
通常、このような上水のｐＨは大きく変動することはほ
とんどないため、ｐＨ値（水素イオン濃度指数）がほぼ
一定となるものと仮定し、そのｐＨ値を基にして残留塩
素濃度を算出していた。また、正確な残留塩素濃度の値
が必要となる場合は、図５に示すように、被検液の流れ
る流水路に残留塩素濃度測定装置１の設けられる水槽２
とは別に独立した水槽３を設け、この水槽３にｐＨ測定
装置４を配置する。そして、ｐＨ測定装置４で測定され
たｐＨ値を用いて残留塩素濃度測定装置１で測定された
残留塩素濃度を補正、算出する方法が取られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記、従
来の装置では以下のような問題点があった。

【０００４】（ａ）被検液が上水でなく、その他のｐＨ
値が変動しやすい被検液の場合、ｐＨ値を一定に仮定す
ることはできず、従来の方法では正確な残留塩素濃度測
定ができないという問題点があった。

【０００５】（ｂ）残留塩素濃度を測定しようとする被
検液のｐＨ値が測定環境の変化に伴って変動し易い場
合、流水路の上流側の水槽２と下流側の水槽３とでは、
ｐＨ値が異なることがあり、残留塩素濃度の値がこのｐ
Ｈ値によって影響されるので、このｐＨ値によって補正
される残留塩素濃度の値に誤差を生じ易いという問題点
があった。

【０００６】（ｃ）ｐＨ測定装置４を残留塩素濃度測定
装置１とは別に設けているので、共通した部分があるに
もかかわらずそれぞれを独立して検出するための回路構
成が必要となり、全体として装置が大きくなるという問
題があった。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、被検液のｐＨ値と残留塩素濃度との測定を互いに干
渉させることなく適正に行って、しかも装置をコンパク
トに構成することのできる残留塩素濃度測定装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の残留塩
素濃度測定装置は、塩素濃度を測定しようとする被検液
の受水槽に配置される作用極と、前記作用極に対向して
配置され所定の印加電圧が付加される対極とを有し、前
記作用極と前記対極間に流れる電流を測定して前記被検
液の残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定装置であ
って、前記受水槽の被検液に多孔質材等からなる導通部
を介して接続される基準電極及び前記基準電極の周囲に
配置される塩化カリウム等の支持塩を含む内部液とを備
えた参照電極と前記受水槽の被検液に浸漬され前記参照
電極との間に導通回路を形成する水素イオン感応電極
と、前記作用極及び前記参照電極間の電位差を一定に維
持させる印加電圧制御部と、前記作用極及び前記対極間
に流れる電流値を検出する電流検出部と、前記水素イオ
ン感応電極及び前記参照電極間に発生する起電力を検出
する電圧検出部と、前記電圧検出部で検出される起電力
から算出される水素イオン濃度を用いて、前記電流検出
部で検出される電流値から算出される残留塩素濃度を補
正する補正演算部とを備えて構成されている。

【０００９】これによって以下の作用が得られる。即
ち、（ａ）作用極、対極、参照電極、水素イオン感応電極と
が同一の受水槽内に配置されるので、これらの電極及び
電極間の電位や電流を測定する際におけるタイムラグが
なく、残留塩素濃度、水素イオン濃度を同時に測定する
ことができる。そして、この水素イオン濃度の測定値を
用いて、残留塩素濃度を補正する補正演算部を有するの
で、残留塩素濃度を精密に測定することができる。

【００１０】（ｂ）水素イオン感応電極と作用極にそれ
ぞれ対応させる参照電極を従来のように独立して設ける
必要がないので、全体の設備構成をコンパクトにするこ
とができる。

【００１１】（ｃ）被検液に接続される基準電極及び基
準電極の周囲に配置される支持塩を含む内部液とを備え
た参照電極を有しているので、これを基準とする電位を
設定して、受水槽内の電気化学反応に基づく起電力を安
定的かつ精密に測定することができる。

【００１２】（ｄ）被検液の残留塩素濃度のみならず、
水素イオン濃度も同時に測定することができるので、こ
れらのデータを水道水や河川水、下水等の管理に適用し
て、環境保全や、危険予知のために用いることができ
る。

【００１３】請求項２に記載の残留塩素濃度測定装置
は、請求項１において、前記印加電圧制御部が、定電圧
印加回路及び参照電極電位監視用バッファ回路を有して
構成されている。

【００１４】これによって、請求項１の作用に加えて以
下の作用が得られる。即ち、（ａ）定電圧印加回路を有しているので、作用極と参照
電極間の電圧が一定に保持され、被検液の塩素濃度を確
定するのに必要な塩素イオンに固有の基準電位を設定し
て、塩素濃度の高低に対応する電流値を測定して、残留
塩素濃度を精密に演算することができる。

【００１５】（ｂ）印加電圧制御部が参照電極電位監視
用バッファ回路を備えているので、印加電圧制御部によ
って印加された電圧により発生する作用極及び参照電極
間の電位差を利用して被検液中の対象物質を作用極上で
電解還元させて作用極及び対極間に生じる還元電流値を
電流検出部で正確に検出することができる。そして、こ
の電流値から補正演算部により被検液の残留塩素濃度を
効率的に算出できる。

【００１６】請求項３に記載の残留塩素濃度測定装置
は、請求項１又は２において、前記印加電圧制御部が、
前記作用極及び前記対極間の印加電圧を制御して前記作
用極及び前記参照電極間の電位差を一定に維持させる装
置であるように構成されている。

【００１７】これによって、請求項１又は２の作用に加
え以下の作用が得られる。

【００１８】（ａ）作用極及び参照電極間の電位差が一
定になるように作用極及び対極間に電圧が印加されるの
で、作用極では被検液中の残留塩素が、塩素に固有の電
位で還元される。即ち、作用極及び参照電極間のの電位
差が塩素に固有の還元電位となり、これを一定にして塩
素の還元反応を起こさせることができる。こうして、作
用極及び対極間に流れる電流を拡散電流（還元電流）と
して、これを適切に評価することができる。

【００１９】請求項４に記載の残留塩素濃度測定装置
は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記印加
電圧制御部が、前記作用極及び前記対極間に流れる電流
の検出と、前記水素イオン感応電極及び前記参照電極間
に発生する起電力の検出とを切り替えるスイッチ部を有
して構成されている。

【００２０】これによって、請求項１乃至３のいずれか
１項の作用に加え以下の作用が得られる。即ち、（ａ）スイッチ部を設けているので、電流及び電圧のど
ちらかを検出する場合は、必ず他方が切り離された状態
で検出を行うことができ、同時に測定を行う場合の電流
の流れ込みによる干渉による測定誤差を回避することが
できる。このようなスイッチ部がない状態で参照電極を
そのまま電圧検出部の基準電位検出用や残留塩素濃度測
定の基準電極用とすると、本来、作用極及び対極間に流
れるべき拡散電流が電圧検出部へ流れ込んでしまい、電
流検出部は被検液中の残留塩素濃度に対応した拡散電流
よりも小さな電流しか検出できず、実際の残留塩素濃度
よりも低い濃度を算出してしまう恐れがあった。

【００２１】請求項５に記載の残留塩素濃度測定装置
は、請求項４において、前記印加電圧制御部が、一定時
間毎に前記スイッチ部の電流検出と電圧検出を切り替え
る計時手段を有して構成されている。

【００２２】これによって請求項４の作用に加えて以下
の作用が得られる。即ち、（ａ）一定時間毎に電流検出と電圧検出を切り替えるこ
とができるので、ｐＨ測定、残留塩素濃度測定を自動で
交互に測定して、環境管理等に必要なデータを無駄な効
率的に取得することができる。

【００２３】請求項６に記載の残留塩素濃度測定装置
は、請求項２において、前記電圧検出部が、前記印加電
圧制御部の参照電極電位監視用バッファ回路からの出力
を基準電圧として作動するように構成されている。

【００２４】これによって、請求項２の作用に加えて以
下の作用が得られる。即ち、（ａ）電圧検出部における基準電圧を参照電極電位監視
用バッファ回路の出力としているので、２つの測定を同
時に行う場合、作用極及び対極間に流れるべき拡散電流
の電圧検出部への流れ込みをなくすことができ、被検液
のｐＨ及び残留塩素濃度に対応した電流を同時にかつ正
確に検出することができるという作用を有する。

【００２５】（ｂ）また、参照電極電位監視用バッファ
回路により端子間の電圧を基準電圧として設定して、ｐ
Ｈ測定と残留塩素濃度測定とを同時に行うことができる
ため、タイムラグをなくして精密測定ができる。

【００２６】請求項７に記載の残留塩素濃度測定装置
は、請求項１において、前記参照電極の基準電圧を装置
駆動電圧の１／２の電位に設定する電圧変換回路を備え
て構成されている。

【００２７】これによって請求項６の作用に加えて以下
の作用が得られる。即ち、（ａ）参照電極の基準電位を、回路系を駆動させるのに
必要な装置駆動電圧の１／２の電圧になるようにする電
圧変換回路を備えるので、ｐＨ測定において、酸性側、
アルカリ性側の精度が同等のものとなると共に、２つの
測定を同時に行う場合、参照電極電位を設定する部分を
共用でき、測定装置を簡単にすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。

【００２９】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における残留塩素濃度測定装置の構成図である。

【００３０】図１において、１０は残留塩素濃度測定装
置、１１は塩素濃度を測定しようとする被検液が入れら
れの受水槽、１２は受水槽１１に配置される作用極、１
３は作用極１２に対向して配置され所定の印加電圧が付
加される対極、１４は被検液と導通させるための液絡
（導通部）１５を介して被検液に接続される基準電極１
６及び支持塩を含む内部液１７とを備えた参照電極、１
８は受水槽１１の被検液に浸漬され参照電極１４との間
に導通回路を形成する水素イオン感応電極、１９は作用
極１２及び対極１３間の印加電圧を制御して作用極１２
及び参照電極１４間の電位差を一定に維持させる印加電
圧制御部、２０は作用極１２及び対極１３間に流れる電
流値を検出するための電流検出部、２１は水素イオン感
応電極１８及び参照電極１４間に発生する起電力を検出
する電圧検出部、２２は電圧検出部２１で検出される起
電力から算出される水素イオン濃度を用いて電流検出部
２０で検出される電流値から算出される残留塩素濃度を
補正する補正演算部である。

【００３１】受水槽１１は、その容量が１０〜５０ミリ
リットルの円筒形状や直方体状等の容器であり、その底
部に被検液の流入口１１ａを、上部に被検液の流出口１
１ｂを備えている。これにより、受水槽１１の底部から
上部に向けて被検液を所定の流量、例えば０．１〜２．
０リットル／分の流量で流すことができるようになって
いる。なお、必要に応じて、測定中の被検液の温度を例
えば２０〜２５℃の範囲に維持させるための温度制御装
置を受水槽１１に、取り付けて、測定条件を一定にして
塩素濃度の精密測定が行えるようにしてもよい。

【００３２】作用極１２及び対極１３は、白金、金、カ
ーボン等の固体電極からなる。

【００３３】塩素等のイオンをふくむ被検液中にアノー
ド又はカソードとなる作用極１２と極性の異なる対極１
３を挿入してこれらの電極間に電位差をあたえると、陽
イオンはカソード（陰極）にむかって移動し、陰イオン
はアノード（陽極）にむかって移動する。その結果、電
極間に電流がながれる。このときにながれる電流の強さ
は、電極間の電位差と溶液中のイオンの濃度によってき
まる。そして、特定のイオンだけに感応するようにした
特殊な電極が、ナトリウムイオンやカルシウムイオン等
の濃度、あるいは溶液のｐＨの決定に利用される。この
ようなイオン選択性電極を用いた電気伝導度測定法によ
り被検液中の塩素イオン濃度を測定することができる。

【００３４】対極１３は、その材質を作用極１２と同じ
種類の固体電極として構成され、作用極１２に対して１
０〜１００倍程度の十分大きな表面積を持たせるように
するのが望ましい。これによって作用極１２での還元反
応がスムーズかつ効率的に起きるような作用、効果を発
揮させることができる。なお、対極１３と、これに対向
して配置される作用極１２との間隔は１０〜２０ｍｍと
することが好ましい。

【００３５】参照電極１４は、受水槽１１の上部にその
全体が配置され、支持塩として塩化物、特に３．３ｍｏ
ｌ／Ｌ以上の高濃度ＫＣｌを含む内部液１７と、被検液
の水素イオン濃度に依らず一定の電位を生じる電気的安
定性の高いカロメル電極、Ｐｔ電極、Ａｇ／ＡｇＣｌ電
極等がからなる基準電極１６と、内部液１７と基準電極
１６を収納する容器１７ａと、被検液と内部液１７に接
し、導通を持たせるための吸水性を有する多孔質ポリエ
チレン、多孔質ポリエステル、多孔質アクリル等の多孔
質高分子、吸水性を有するアルミナ系、シリカ系、ジル
コニア系等の多孔質セラミックからなる液絡１５とから
構成されている。

【００３６】このような参照電極１４は、被検液の電位
を安定して代替する機能、目的を有して設けられてい
る。

【００３７】なお、この種の構成、材質の参照電極を用
いるのが望ましいが、代用が可能であればその他の構
成、又は材質のものでもよい。作用極１２、対極１３お
よび参照電極１４の材質および組合せは、酸化、還元電
流を得る構成の材質であればよく、特に限定されるもの
ではない。

【００３８】また、これら作用極１２、対極１３、及び
参照電極１４の電極配置についても特に限定されるもの
ではないが、参照電極１４と対極１３との間に作用極１
２を配置するのが望ましい。

【００３９】水素イオン感応電極１８は、水素イオンに
よって生じる電位差を測定して被検液の水素イオンを求
めるための電極である。この電位差を測定する装置はｐ
Ｈメーターとよばれ、比較(基準)電極と水素イオンをと
おす特殊なガラス電極とを有している。水素イオン感応
電極１８は、ＳｉＯ₂を主成分としＮａ、Ｌｉなどのア
ルカリ金属を含むガラス電極部１８ａと、ｐＨ緩衝液と
支持塩とを含む内部標準液１８ｂと、電気的安定性の高
いカロメル電極、Ｐｔ電極、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極等が用
いられる信号取り出し電極部１８ｃとで構成されてい
る。

【００４０】この水素イオン感応電極１８と参照電極１
４とにおけるそれぞれの材質の組合せは、ｐＨ値に依存
した起電力を発生するものであればよく、特に限定され
るものではない。

【００４１】図２は実施の形態１の残留塩素濃度測定装
置における回路構成図である。

【００４２】図２において、１０１は定電圧印加回路、
１０２は参照電極電位監視用バッファ回路、１０３はス
イッチ部である。

【００４３】印加電圧制御部１９は、図２に示すように
作用極１２及び参照電極１４間の電位差が一定になるよ
うに作用極１２及び対極１３間の印加電圧を制御する定
電圧印加回路１０１と参照電極電位監視用バッファ回路
１０２及びスイッチ部１０３を有して構成されている。

【００４４】この印加電圧制御部１９によって印加され
た電圧により発生する作用極１２及び参照電極１４間の
電位差を利用して被検液中の対象物質を作用極１２上で
電解還元させて生じる還元電流値を電流検出部２０で検
出し、この電流値から補正演算部２２により被検液の残
留塩素濃度を算出できる構成となっている。

【００４５】定電圧印加回路１０１は、例えば回路駆動
電源電圧を抵抗により分圧したものや、直流電源等で構
成されたもので、安定した一定電圧を印加することでき
るものである。

【００４６】参照電極電位監視用バッファ回路１０２
は、例えば、内部抵抗が大きく、実質的な内部電流をゼ
ロとみなすことのできる回路である。これによって、参
照電極の電位を正確に取得することができる。

【００４７】スイッチ部１０３は、２端子間を切替えて
回路の開閉動作を行うことのできるスイッチである。

【００４８】図２における三角印は、オペアンプで構成
される回路であり、定電圧印加回路から印加される電圧
を、電極側の状態の変化に影響されることなく安定して
電極間に電圧を印加できるようにインピーダンスの変換
を行っているものである。

【００４９】電圧検出部２１は水素イオン感応電極１８
と参照電極１４の電位差を検出する装置であり、この検
出された電圧から補正演算部２２により被検液のｐＨ値
を算出できる構成となっている。補正演算部２２は、算
出した残留塩素濃度及びｐＨ値から、あらかじめ設定さ
れた補正式に従って残留塩素濃度のｐＨ補正を行うよう
になっている。

【００５０】次に以上の構成を有する残留塩素濃度測定
装置１０の動作、作用について説明する。

【００５１】まず、スイッチ部１０３によって電流検出
状態にしておき、被検液が流水路に通水され、作用極１
２及び参照電極１４間の電位差が一定になるように作用
極１２及び対極１３間に定電圧印加回路１０１から所定
の電圧が印加されると、作用極１２では被検液中の残留
塩素が以下の式のように、塩素に固有の電位で還元され
る。その際、作用極１２及び対極１３間に流れる還元電
流を拡散電流と呼び、この電流は残留塩素の濃度に比例
する事が知られている。

【００５２】Ｃｌ₂＋２ｅ^-→２Ｃｌ^- この作用極１２及び対極１３間に流れる拡散電流を電流
検出部２０で検出して電圧値に変換し、補正演算部２２
へ入力する。補正演算部２２は、入力された電圧値から
あらかじめ設定されている基準となるｐＨ値Ｐ’におけ
る相関データから検出電流に対応した残留塩素濃度Ｃ’
を算出する。

【００５３】次に、スイッチ部１０３により電圧検出状
態に切り替えると、水素イオン感応膜を有するガラス電
極部１８ａと液絡１５との間で回路が構成され、水素イ
オン感応膜は、その膜両側で、内部標準液１８ｂのｐＨ
と被検液のｐＨとに依存する起電力を発生する。その起
電力により信号取り出し電極１８ｃの電位が変化する。
それに対し、内部液１７中では基準電極１６の電位は被
検液のｐＨ値に依存せず一定の電位を示すから、信号取
り出し電極１８ｃと基準電極１７の間で電位差が生じ、
その電位差は電圧検出部２１により検出される。検出さ
れた電位差（Ｅ）は、補正演算部２２により、例えば、
ＰとＥとのデータを多数実験的に集約した相関データに
より規定されるＰ＝Ｅ／Ｋの関係式を用いてｐＨ値
（Ｐ）に換算される。

【００５４】定数Ｋはネルンストの式（Ｅ＝−（ＲＴ／
Ｆ）・ｌｎ（ａ／ｂ））に従い、その値は２５℃で約５
９ｍＶ／ｐＨである。ここで、Ｆはファラデー定数、Ｒ
は気体定数、Ｔは絶対温度、ａは被検液の水素イオン濃
度、ｂは内部標準液の水素イオン濃度である。

【００５５】これらの算出された残留塩素濃度（Ｃ’）
及びｐＨ値（Ｐ）から、予め設定された補正式、例えば
Ｃ＝（（ｍＰ＋ｎ）／（ｍＰ’＋ｎ））・Ｃ’の式に従
ってｐＨ補正された残留塩素濃度（Ｃ）を求めるもので
ある。ここで、Ｃ’はｐＨ値がＰ’の時の検出電流に対
応した残留塩素濃度、Ｐ’は基準となるｐＨ値、ｍ、ｎ
は定数である。

【００５６】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２における残留塩素濃度測定装置の回路構成図であ
る。

【００５７】図３において、３０は実施の形態２の残留
塩素濃度測定装置、３１は印加電圧制御部、３２は計時
手段である。なお、同図において、実施の形態１と同一
の機能、構成を有するものについては同一の符号を付し
てその説明は省略している。

【００５８】実施の形態２の残留塩素濃度測定装置３０
が実施の形態１の残留塩素濃度測定装置１０と異なる点
は、実施の形態２の印加電圧制御部３１がスイッチ部１
０３を制御する計時手段３２を備えている点にある。こ
れによって作用極１２及び対極１３間に流れる電流の検
出と、水素イオン感応電極１８及び参照電極１４間に発
生する起電力の検出との切替えを、あらかじめ設定して
おいた所定の時間毎、例えば１０〜３０秒毎に自動的に
切り替えることにより、連続して電流値及び電圧値のデ
ータを交互に取得して、このデータに基づいてｐＨ補正
した残留塩素濃度の算出が可能となる。

【００５９】次に以上の構成を有する残留塩素濃度測定
装置３０の動作、作用について説明する。

【００６０】先ず、最初のステップでは、スイッチ部１
０３を計時手段３２により制御して、作用極１２と対極
１３との間に流れる電流を検出する。この電流値を用い
て基準となるｐＨ値Ｐ’での相関データから検出電流に
対応する残留塩素濃度Ｃ’を算出することができる。

【００６１】そして、所定時間経過後の次のステップで
は、スイッチ部１０３を計時手段３２により制御して、
参照電極１４と水素イオン感応電極１８との間の起電力
（電圧）を測定する。この起電力を変数とする水素イオ
ン濃度の関係式を用いて、被検液中の水素イオン濃度を
求めることができる。

【００６２】（実施の形態３）図４は本発明の実施の形
態３における残留塩素濃度測定装置の回路構成図であ
る。

【００６３】図４において、４０は実施の形態３の残留
塩素濃度測定装置、４１は印加電圧制御部である。な
お、実施の形態１と同一の機能、構成を有するものにつ
いては同一の符号を付してその説明は省略している。

【００６４】実施の形態３の残留塩素濃度測定装置４０
が実施の形態１及び２の残留塩素濃度測定装置１０、３
０と異なる点は、実施の形態３の残留塩素濃度測定装置
４０が、電圧検出部２１で使用する基準電圧を印加電圧
制御部４１内の参照電極電位監視用バッファ回路１０２
の出力とし、電流検出と電圧検出が同時に行える様にし
たことである。

【００６５】実施の形態１及び２ではスイッチ部１０３
がない状態で参照電極１４をそのまま電圧検出部２１の
基準電位及び残留塩素濃度測定の基準電極に使用する
と、本来作用極１２及び対極１３間に流れるべき拡散電
流が電圧検出部２１へ流れ込んでしまい、電流検出部２
０は被検液中の残留塩素濃度に対応した拡散電流よりも
小さな電流しか検出できず、実際の残留塩素濃度よりも
低い濃度を算出してしまう恐れがあった。

【００６６】そこで実施の形態１及び２では電流及び電
圧のどちらかを検出する場合は、必ず他方の検出部をス
イッチ部１０３で切り離した状態での検出を行う構成と
していた。

【００６７】実施の形態３では電圧検出部２１の基準電
圧を印加電圧制御部４１内の参照電極電位監視用バッフ
ァ回路１０２の出力とすることで、本来作用極１２及び
対極１３間に流れるべき拡散電流の電圧検出部２１への
流れ込みをなくすことができ、被検液中の残留塩素濃度
に対応した拡散電流を正確に検出できるようにしたもの
である。

【００６８】次に実施の形態３の残留塩素濃度測定装置
４０における動作、作用を説明する。作用極１２及び参
照電極１４間の電位差が一定になるように作用極１２及
び対極１３間に定電圧印加回路１０１から所定の電圧が
印加されると、作用極１２では被検液中の残留塩素が固
有電位で還元され、その際、実施の形態１及び２と同様
に作用極１２及び対極１３間に還元電流（拡散電流）が
流れる。参照電極電位監視用バッファ回路１０２は入力
インピーダンスが大きなオペアンプで構成されるため、
本来作用極１２と対極１３間に流れる電流のうち、参照
電極１４に流れ込もうとする電流を遮断して、拡散電流
の電圧検出部２１への流れ込みが生じないようにでき
る。

【００６９】参照電極電位監視用バッファ回路１０２は
入力インピーダンスが大きいので、参照電極１４の電位
をそのまま出力できる。そして、この参照電極１４の電
位を、電圧検出部２１の基準電位として使用することが
でき、参照電極及び水素イオン感応電極間に発生する起
電力をこの基準電位を基準として検出することができ
る。この様に、電圧検出部２１の基準電圧を印加電圧制
御部４１内の参照電極電位監視用バッファ回路１０２の
出力とすることで電流検出部２０と電圧検出部２１とは
互いに干渉することなく、それぞれ電流検出、電圧検出
を連続して同時に行うことができる。

【００７０】次に、参照電極の電位を、測定装置の電源
電圧（回路駆動電圧）の１／２の電位になるように作用
極及び対極間の印加電圧を制御する図示しない電圧変換
回路について説明する。一般にｐＨ測定において、その
測定法の特徴上、基準電位に対して電位差が０の点を中
性（ｐＨ＝７．０）点とするのがｐＨ測定上一般的であ
る。つまり、中性点である参照電極電位からどれだけの
電位差があるかによって酸性かアルカリ性かを算出すれ
ばよく、この中性点を中心に酸性、アルカリ性が対称的
に存在することにより、酸性側、アルカリ性側の精度が
同等のものになるというものである。

【００７１】このｐＨ測定においては、電圧変換回路を
用いて、中性点を回路駆動電圧の１／２となるように設
定して、プラスマイナスの範囲で電圧が変動するような
場合でも、この変動を測定不能な範囲に飛び出させるこ
となく捉えることができるので好ましい。

【００７２】一方、残留塩素濃度測定においては、参照
電極電位をどのような電位に設定するかは決まっていな
い。作用極１２と参照電極１４の間に所望の電位差を確
保できる範囲であれば、参照電極電位は電源電圧範囲の
どのような電位であっても良い。

【００７３】通常３つの電極、即ち作用極１２、対極１
３、参照電極１４を用いた酸化、還元電流測定において
は作用極１２を測定装置の電源電圧の最小点に接続し、
この作用極１２から所望の電位差の点に参照電極電位を
設定するのが一般的である。しかしこれら２つの測定を
同時に行う場合、参照電極電位を設定する部分がそれぞ
れの測定に必要となるため測定装置が複雑になる。この
ような事態を避け、参照電極１４を共用しながらｐＨ測
定と残留塩素濃度測定を同時に行うには、これらの測定
の特徴を踏まえた上で、残留塩素濃度測定における参照
電極電位をｐＨ測定の為の参照電極電位に合わせれば良
いことになる。

【００７４】本発明の残留塩素濃度測定装置において
は、参照電極１４の電位を作用極１２及び対極１３間の
印加電圧を制御することで設定ができる。そして、参照
電極１４の電位を、電圧変換回路等を用いて測定装置の
電源電圧の１／２の電位になるように設定することで測
定装置を簡単化し、ｐＨ値及び残留塩素濃度を同時に効
率的に測定して、的確にその変動を捉えることができ
る。

【００７５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、以下の
作用が得られる。即ち、（ａ）作用極、対極、参照電極、水素イオン感応電極と
が同一の受水槽内に配置されるので、これらの電極及び
電極間の電位や電流を測定する際におけるタイムラグが
なく、残留塩素濃度、水素イオン濃度を同時に測定する
ことができる。そして、この水素イオン濃度の測定値を
用いて、残留塩素濃度を補正する補正演算部を有するの
で、残留塩素濃度を精密に測定することができる。

【００７６】（ｂ）水素イオン感応電極と作用極にそれ
ぞれ対応させる参照電極を従来のように独立して設ける
必要がないので、全体の設備構成をコンパクトにするこ
とができる。

【００７７】（ｃ）被検液に接続される基準電極及び基
準電極の周囲に配置される支持塩を含む内部液とを備え
た参照電極を有しているので、これを基準とする電位を
設定して、受水槽内の電気化学反応に基づく起電力を安
定的かつ精密に測定することができる。

【００７８】（ｄ）被検液の残留塩素濃度のみならず、
水素イオン濃度も同時に測定することができるので、こ
れらのデータを水道水や河川水、下水等の管理に適用し
て、環境保全や、危険予知のために用いることができ
る。

【００７９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加えて以下の効果を有する。即ち、（ａ）定電圧印加回路を有しているので、作用極と参照
電極間の電圧が一定に保持され、被検液の塩素濃度を確
定するのに必要な塩素イオンに固有の基準電位を設定し
て、塩素濃度の高低に対応する電流値を測定して、残留
塩素濃度を精密に演算することができる。

【００８０】（ｂ）印加電圧制御部が参照電極電位監視
用バッファ回路を備えているので、印加電圧制御部によ
って印加された電圧により発生する作用極及び参照電極
間の電位差を利用して被検液中の対象物質を作用極上で
電解還元させて作用極及び対極間に生じる還元電流値を
電流検出部で正確に検出することができる。そして、こ
の電流値から補正演算部により被検液の残留塩素濃度を
効率的に算出できる。

【００８１】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は２の効果に加えて、次の効果を有する。即ち、作用
極及び参照電極間の電位差が一定になるように作用極及
び対極間に電圧が印加されので、作用極１２では被検液
中の残留塩素が、塩素に固有の電位で還元される。こう
して、作用極及び対極間に流れる電流を拡散電流とし
て、これを適切に評価することができる。

【００８２】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
乃至３のいずれか１項の効果に加えて、以下の効果を有
する。即ち、スイッチ部を設けているので、電流及び電
圧のどちらかを検出する場合は、必ず他方が切り離され
た状態で検出を行うことができ、同時に測定を行う場合
の電流の流れ込みによる干渉による測定誤差を回避する
ことができる。

【００８３】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
の効果に加え次の効果を有する。

【００８４】一定時間毎に電流検出と電圧検出を切り替
えることができるので、ｐＨ測定、残留塩素濃度測定を
自動で交互に測定して、環境管理等に必要なデータを効
率的に取得することができる。

【００８５】請求項６に記載の発明によれば、請求項２
の作用に加えて以下の作用が得られる。即ち、（ａ）電圧検出部における基準電圧を参照電極電位監視
用バッファ回路の出力としているので、２つの測定を同
時に行う場合、作用極及び対極間に流れるべき拡散電流
の電圧検出部への流れ込みをなくすことができ、被検液
のｐＨ及び残留塩素濃度に対応した電流を同時にかつ正
確に検出することができるという作用を有する。

【００８６】（ｂ）参照電極電位監視用バッファ回路に
より端子間の電圧を基準電圧として設定して、ｐＨ測定
と残留塩素濃度測定とを同時に行うことができるため、
タイムラグをなくして精密測定ができる。

【００８７】請求項７に記載の発明によれば、請求項６
の作用に加えて以下の作用が得られる。即ち、（ａ）参照電極の基準電位を、回路系を駆動させるのに
必要な装置駆動電圧の１／２の電圧になるようにする電
圧変換回路を備えるので、ｐＨ測定において、酸性側、
アルカリ性側の精度が同等のものとなると共に、２つの
測定を同時に行う場合、参照電極電位を設定する部分を
共用でき、測定装置を簡単にすることができる。

【００８８】（ｂ）過剰な電圧負荷が回路系にかからな
いので、故障を減らして耐用性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の残留塩素濃度測定装置
の構成図

【図２】本発明の実施の形態１における残留塩素濃度測
定装置の回路構成図

【図３】本発明の実施の形態２における残留塩素濃度測
定装置の回路構成図

【図４】本発明の実施の形態３における残留塩素濃度測
定装置の回路構成図

【図５】従来の残留塩素濃度測定装置の構成図

【符号の説明】

１０残留塩素濃度測定装置１１受水槽１１ａ流入口１１ｂ流出口１２作用極１３対極１４参照電極１５液絡１６基準電極１７内部液１７ａ容器１８水素イオン感応電極１８ａガラス電極部１８ｂ内部標準液１８ｃ信号取り出し電極部１９印加電圧制御部２０電流検出部２１電圧検出部２２補正演算部３０残留塩素濃度測定装置３１印加電圧制御部３２計時手段４０残留塩素濃度測定装置４１印加電圧制御部１０１定電圧印加回路１０２参照電極電位監視用バッファ回路１０３スイッチ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素濃度を測定しようとする被検液の受水
槽に配置される作用極と、前記作用極に対向して配置さ
れ所定の印加電圧が付加される対極とを有し、前記作用
極と前記対極間に流れる電流を測定して前記被検液の残
留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定装置であって、前記受水槽の被検液に多孔質材等からなる導通部を介し
て接続される基準電極及び前記基準電極の周囲に配置さ
れる塩化カリウム等の支持塩を含む内部液とを備えた参
照電極と、前記受水槽の被検液に浸漬され前記参照電極との間に導
通回路を形成する水素イオン感応電極と、前記作用極及び前記参照電極間の電位差を一定に維持さ
せる印加電圧制御部と、前記作用極及び前記対極間に流れる電流値を検出する電
流検出部と、前記水素イオン感応電極及び前記参照電極間に発生する
起電力を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部で検出される起電力から算出される水素
イオン濃度を用いて、前記電流検出部で検出される電流
値から算出される残留塩素濃度を補正する補正演算部と
を備えたことを特徴とする残留塩素濃度測定装置。
【請求項２】前記印加電圧制御部が、定電圧印加回路及
び参照電極電位監視用バッファ回路を有していることを
特徴とする請求項１に記載の残留塩素濃度測定装置。
【請求項３】前記印加電圧制御部が、前記作用極及び前
記対極間の印加電圧を制御して前記作用極及び前記参照
電極間の電位差を一定に維持させる装置であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の残留塩素濃度測定装
置。
【請求項４】前記印加電圧制御部が、前記作用極及び前
記対極間に流れる電流の検出と、前記水素イオン感応電
極及び前記参照電極間に発生する起電力の検出とを切り
替えるスイッチ部を有していることを特徴とする請求項
１乃至３のいずれか１項に記載の残留塩素濃度測定装
置。
【請求項５】前記印加電圧制御部が、一定時間毎に前記
スイッチ部の電流検出と電圧検出を切り替える計時手段
を有していることを特徴とする請求項４に記載の残留塩
素濃度測定装置。
【請求項６】前記電圧検出部が、前記印加電圧制御部の
参照電極電位監視用バッファ回路からの出力を基準電圧
として作動することを特徴とする請求項２に記載の残留
塩素濃度測定装置。
【請求項７】前記参照電極の基準電圧を装置駆動電圧の
１／２の電位に設定する電圧変換回路を備えていること
特徴とする請求項６に記載の残留塩素濃度測定装置。