JP2002055132A

JP2002055132A - 電気伝導率セルの汚れ検出方法及び電気伝導率測定装置

Info

Publication number: JP2002055132A
Application number: JP2000243318A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Harada; 康之原田; Yuko Narasaki; 夕子楢崎
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】電気伝導率標準液を調製して電気伝導率セル
の汚れの点検を行う必要がなく、通常の電気伝導率測定
を行いながら簡便に電極の汚れを検知することができる
電気伝導率セルの汚れ検出方法及び電気伝導率測定装置
を提供する。【解決手段】少なくとも一対の電極間（２ａ、２ｂ）
に交流電圧を印加して、印加した交流電圧の波形と、電
極間に流れる電流の波形と、に基づいて電気伝導率セル
２の汚れを判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気伝導率測定装
置が備える電気伝導率セルの汚れを検出する方法、及び
電気伝導率セルの汚れを判断することのできる電気伝導
率測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶液の電気伝導の割合を測定し、
溶液の成分や溶解物の割合を測定するために、電気伝導
率計が広く使用されている。電気伝導率の測定方法は、
ＪＩＳＫ０１０１、同Ｋ０１０２、同Ｋ０１３０、同Ｋ
００４０−１３−１０（水質−電気伝導率の測定）など
に個別の規格として規定されている。

【０００３】一般的に、溶液の電気伝導率は溶液中に存
在するイオンに依存し、金属導体と同様にオームの法則
に従う。溶液の場合は、１ｍ立方の相対する２面間の電
気抵抗を抵抗率とし、その逆数を電気伝導率としてＳ／
ｍの単位で表す。

【０００４】電気伝導率の測定方法としては、少なくと
も一対の電極を備えた電気伝導率セル（以下、単に「セ
ル」と呼ぶ。）を被測定液に浸漬し、この電極間に電圧
を印加することで溶液の電気抵抗を測定して電気伝導率
を求める、所謂、電極法がある。

【０００５】電極法による電気伝導率の測定では、電極
と溶液の界面に発生する分極抵抗や分極容量によって測
定誤差が生ずることが知られている。この電極と溶液の
界面に発生する分極による測定誤差を抑制するために、
一般に、セルの電極間には正弦波又は矩形波の交流電圧
を印加し、電極間に流れる電流を検出して電気伝導率に
換算する。

【０００６】特公平７−１２８９号公報には、被測定液
中に浸漬した電極間に矩形波の交流電圧を印加して被測
定液の電気伝導率を測定する装置において、電流が一方
向に流れる過程で電極表面及びその外側に徐々に発生す
る分極の影響を許容し得る最小限度としようとする技術
が開示されている。この技術によれば、電極への印加電
圧が同じ極性である期間において少なくとも２つの点で
電極間に流れる電流をサンプリングし、これらの差或い
は比のいずれかを求めて所定値と比較し、この比較結果
に基づいて電極間に印加する周波数を高め、分極による
影響を抑制する。

【０００７】一方、電極法による電気伝導率の測定値
は、被測定液によってセル内が汚染されることにより影
響される。例えば懸濁物質、グリース、油などが被測定
液中にあると電極面の汚れとなる。このような汚れは測
定値に大きく影響するのでセルの洗浄などを行う必要が
ある。

【０００８】しかし、日常作業においてはこのようなセ
ルへの汚れの付着は確認し難く、その結果、セルのセル
定数（Ｋ＝Ｌ／Ａ：Ｌは電気伝導体の長さ（ｍ）、Ａは
電気伝導体の有効断面積（ｍ²））が変化して、電気伝
導率の測定誤差となる問題がある。

【０００９】ＪＩＳＫ０１０２には、白金黒をメッ
キした電極の劣化に関して、電気伝導率標準液（塩化カ
リウム標準液）を用いた試験によってセルの点検を適宜
行い、測定値に３％の測定誤差が生じるような場合には
電極を白金黒で再メッキすることが記載されている。

【００１０】このように、従来、セルへの汚れの付着に
よる測定誤差を防止するためには、定期的に電気伝導率
標準液を調製してセル定数の変化を点検し、セルの汚れ
を確認する必要があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気伝
導率標準液による試験では、電気伝導率標準液（例え
ば、塩化カリウム標準液：０．１ｍｏｌ／Ｌ、０．０１
ｍｏｌ／Ｌ、０．００１ｍｏｌ／ＬのＫＣｌ水溶液）を
調製する面倒があった。又、この方法では、温度管理を
正確に行わなければ正確にセル定数を点検することがで
きないなどの使用上の制約が多く、簡単に実施できると
は言い難い方法であった。

【００１２】上記諸問題を解決するべく、本発明者らは
鋭意検討した結果、電気伝導率セルに汚れが付着すると
セルの界面に大きな分極容量（コンデンサ）が発生する
ことが分かった。その分極容量の測定値は、場合によっ
ては数十μＦになることもあった。

【００１３】セルに正弦波の交流電圧を印加する場合、
セルに流れる電流を検出することによって電気伝導率を
求めるが、セルが汚れることで発生するこの容量成分の
ために、検出される電流波形は、印加した電圧波形に対
して位相が進むことが分かった。セルの替わりに、電気
伝導率に換算した等価抵抗に分極容量と等価なコンデン
サを追加接続してみたところ、同様な位相の進みを再現
できた。その結果、本発明者らは、検出電流の位相の進
みによって、セルの汚れによる測定値の影響を検出する
ことができることを見出した。

【００１４】又、本発明者らは、セルに矩形波を印加す
る場合には、セルが汚れることで発生した容量成分のた
めに、セルに流れる電流の波形が印加電圧の波形を微分
した波形となることから、セルに印加する交流電圧の周
期中の異なる２点の所定時間においてセルに流れる電流
を測定することによってセルの汚れによる測定値の影響
を検出することができることを見出した。

【００１５】本発明は斯かる本発明者らの新規な知見に
基づくものである。

【００１６】つまり、本発明の主たる目的は、電気伝導
率標準液を調製して電気伝導率セルの汚れの点検を行う
必要がなく、通常の電気伝導率測定を行いながら簡便に
電極の汚れを検知することができる電気伝導率セルの汚
れ検出方法及び電気伝導率測定装置を提供することであ
る。

【００１７】又、本発明の目的は、簡便に電気伝導率セ
ルの汚れを検出でき、電気伝導率セルが汚れた場合には
それを操作者に報知し、常により正確な電気伝導率の測
定を行うことを可能とする電気伝導率セルの汚れ検出方
法及び電気伝導率測定装置を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記諸目的は、本発明に
係る電気伝導率セルの汚れ検出方法及び電気伝導率測定
装置にて達成される。要約すると、第１の本発明によれ
ば、少なくとも一対の電極間に交流電圧を印加して、印
加した交流電圧の波形と、前記電極間に流れる電流の波
形と、に基づいて電気伝導率セルの汚れを判断すること
を特徴とする電気伝導率セルの汚れ検出方法が提供され
る。

【００１９】第１の本発明の一実施態様によると、前記
電極間に正弦波の交流電圧を印加して、印加した交流電
圧の波形と前記電極間に流れる電流の波形の位相を比較
して前記電気伝導率セルの汚れを判断する。そして、本
発明の一実施態様によると、前記比較により、位相差が
所定値以上であるとき、前記電気伝導率セルが汚れてい
ると判断することができる。又、本発明の他の実施態様
によると、前記電気伝導率セルが汚れていない状態にお
ける、前記電極間に印加した交流電圧の波形と、前記電
極間に流れる電流の波形とに位相差が生じないように、
被測定溶液の電気伝導率範囲に応じて予め周波数及び電
圧値が設定された交流電圧を、前記電極間に印加する。

【００２０】又、第１の本発明の他の実施態様による
と、前記電極間に正弦波の交流電圧を印加して、前記電
極間に流れる電流を、印加した交流電圧の波形に対して
同期検波して得た信号と、同期をかけずに検波して得た
信号とを比較して前記電気伝導率セルの汚れを判断す
る。そして、本発明の一実施態様によると、前記比較に
より、同期検波により得た電流測定値信号と、同期をか
けずに検波して得た電流測定値信号の差が所定値以上で
あるとき、前記電気伝導率セルが汚れていると判断する
ことができる。又、本発明の他の実施態様によると、前
記電気伝導率セルが汚れていない状態における、前記電
極間に流れる電流を、印加した交流電圧の波形に対して
同期検波して得た信号と、同期をかけずに検波して得た
信号に差が生じないように、被測定溶液の電気伝導率範
囲に応じて予め周波数及び電圧値が設定された交流電圧
を、前記電極間に印加する。

【００２１】第２の本発明によると、少なくとも一対の
電極間に矩形波の交流電圧を印加して、指定した時間帯
の中の少なくとも２つの異なる時間において前記電極間
に流れる電流を測定して比較することで電気伝導率セル
の汚れを判断することを特徴とする電気伝導率セルの汚
れ検出方法が提供される。本発明の一実施態様による
と、前記少なくとも２つの異なる時間のうち少なくとも
１つの時間における測定は、前記電極間に印加する電圧
波形の各周期毎又はｎ周期毎に行うことができる。又、
他の実施態様によると、前記少なくとも２つの異なる時
間における測定は、前記電極間に印加する電圧波形の正
側の半サイクル、負側の半サイクル又は正負両サイクル
において行う。そして、本発明の一実施態様によると、
前記少なくとも２つの異なる時間としての時間ｔ１及び
ｔ２における測定値の比較により、ｔ１における測定値
と、ｔ２における測定値の差が所定値以上であるとき、
前記電気伝導率セルが汚れていると判断することができ
る。又、本発明の他の実施態様によると、前記電気伝導
率セルが汚れていない状態における、前記少なくとも２
つの異なる時間において前記電極間に流れる電流を測定
した値に差が生じないように、被測定溶液の電気伝導率
範囲に応じて予め周波数及び電圧値が設定された交流電
圧を、前記電極間に印加する。

【００２２】第３の本発明によると、少なくとも一対の
電極を備える電気伝導率セルと、前記電極間に交流電圧
を印加する電圧印加手段と、前記電極間に流れる電流を
検出する電流検出手段と、前記電極間に印加した交流電
圧の波形と前記電極間に流れる電流の波形とに基づいて
前記電気伝導率セルの汚れを判断する制御手段と、判断
結果を報知する報知手段と、を有することを特徴とする
電気伝導率測定装置が提供される。本発明の一実施態様
によると、前記電圧印加手段は、前記電極間に正弦波の
交流電圧を印加し、前記制御手段は、印加した交流電圧
の波形と前記電極間に流れる電流の波形の位相を比較し
て前記電気伝導率セルの汚れを判断する。そして、前記
比較により、位相差が所定値以上であるとき、前記電気
伝導率セルが汚れていると判断することができる。又、
本発明の他の実施態様によると、前記電圧印加手段は、
前記電気伝導率セルが汚れていない状態における、前記
電極間に印加した交流電圧の波形と、前記電極間に流れ
る電流の波形とに位相差が生じないように、被測定溶液
の電気伝導率範囲に応じて予め周波数及び電圧値が設定
された交流電圧を、前記電極間に印加する。

【００２３】又、第３の本発明の他の実施態様による
と、前記電圧印加手段は、前記電極間に正弦波の交流電
圧を印加し、前記制御手段は、前記電極間に流れる電流
を、印加した交流電圧の波形に対して同期検波して得た
信号と、同期をかけずに検波して得た信号とを比較して
前記電気伝導率セルの汚れを判断する。そして、本発明
の一実施態様によると、前記比較により、同期検波によ
り得た電流検出値信号と、同期をかけずに検波して得た
電流検出値信号の差が所定値以上であるとき、前記電気
伝導率セルが汚れていると判断することができる。又、
本発明の他の実施態様によると、前記電圧印加手段は、
前記電気伝導率セルが汚れていない状態における、前記
電極間に流れる電流を、印加した交流電圧の波形に対し
て同期検波して得た信号と、同期をかけずに検波して得
た信号に差が生じないように、被測定溶液の電気伝導率
範囲に応じて予め周波数及び電圧値が設定された交流電
圧を、前記電極間に印加する。

【００２４】第４の本発明によると、少なくとも一対の
電極を備える電気伝導率セルと、前記電極間に矩形波の
交流電圧を印加する電圧印加手段と、指定した時間帯の
中の少なくとも２つの異なる時間において前記電極間に
流れる電流を測定する電流検出手段と、測定された電流
値を比較して前記電気伝導率セルの汚れを判断する制御
手段と、判断結果を報知する報知手段と、を有すること
を特徴とする電気伝導率測定装置が提供される。本発明
の一実施態様によれば、前記少なくとも２つの異なる時
間のうち少なくとも１つの時間における測定は、前記電
極間に印加する電圧波形の各周期毎又はｎ周期毎に行う
ことができる。又、他の実施態様によれば、前記少なく
とも２つの異なる時間における測定は、前記電極間に印
加する電圧波形の正側の半サイクル、負側の半サイクル
又は正負両サイクルにおいて行う。そして、本発明の一
実施態様によると、前記少なくとも２つの異なる時間と
しての時間ｔ１及びｔ２における測定値の比較により、
ｔ１における測定値と、ｔ２における測定値の差が所定
値以上であるとき、前記電気伝導率セルが汚れていると
判断することができる。又、本発明の他の実施態様によ
ると、前記電圧印加手段は、前記電気伝導率セルが汚れ
ていない状態における、前記少なくとも２つの異なる時
間において前記電極間に流れる電流を測定した値に差が
生じないように、被測定溶液の電気伝導率範囲に応じて
予め周波数及び電圧値が設定された交流電圧を、前記電
極間に印加する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電気伝導率セ
ルの汚れ検出方法及び電気伝導率測定装置を図面に則し
て更に詳しく説明する。

【００２６】実施例１先ず、図１を参照して、本実施例の電気伝導率測定装置
１の概略構成を説明する。本実施例の電気伝導率測定装
置は、電極法によって溶液の電気伝導率を測定するよう
に構成される。電気伝導率測定装置１は、一対の電極２
ａ、２ｂを備えた電気伝導率セル（セル）２を被測定液
に浸漬し、電気伝導率測定用の交流電源（電源）３から
セル２の電極間に交流電圧を印加して、その時流れる電
流を電流検出手段７を用いて測定し、その出力をＡ／Ｄ
変換器４を介してＣＰＵ（中央演算処理装置）などとさ
れる制御手段５に入力する。制御手段５は、測定値にセ
ル定数や温度などの補正を加えて電気伝導率を算出し、
報知手段６に所定の様式にて電気伝導率の測定値を表示
させる。

【００２７】本実施例では、電源３は、制御手段５の制
御の下で、セル２に正弦波の交流電圧（図２（ａ））を
印加する。又、電流検出手段７は検波器７ａを備えてお
り、セル２の電極２ａ、２ｂの間に流れる電流を検波し
て電流を測定する。電流の測定値は、Ａ／Ｄ変換器４を
介して制御手段５に入力する。本実施例では、検波器７
ａは、セル２に流れる電流を、印加電圧の波形に対して
同期をかけることなく検波する。

【００２８】尚、制御手段５は、電気伝導率の演算など
を行う演算部、演算に用いる定数や演算結果、或いは後
述するようなセル２に印加する電圧の条件などを記憶す
る記憶部、電源３や報知手段などに所定の指示を与える
指示部などを備え、電気伝導率測定装置１の動作を統轄
的に制御する。詳しい説明は省略するが、電流検出手段
７が、増幅器、演算増幅器などを備え得ることは、当業
者には当然理解されよう。又、セル２は、サーミスタな
どとされる温度検出手段を有している。更に、本実施例
のセル２は２つの電極を有する構成とされるが、本発明
はこれに限定されず、より多くの電極を有する構成とす
ることもできる。

【００２９】上述したように、従来、電気伝導率測定装
置では、電極間に電流が流れる過程で電極と被測定液の
界面に発生する分極の影響を避けるために、セルに印加
する電圧としては、交流電圧が用いられる。しかし、こ
のように交流電圧を用いて電気伝導率を測定する場合に
も、電極間で一方向に電流が流れる過程において、電極
と被測定液の界面に分極が起こり、この分極が容量と同
等の影響を及ぼすことが知られている。

【００３０】しかし、このような、電極間で一方向に電
流が流れる過程で電極面で発生する分極の影響は、被測
定溶液の電気伝導率範囲（測定範囲）に応じてセルに印
加する電圧の条件、即ち、周波数、電圧値（ピーク間電
圧Ｖｐ−ｐ）、或いは周波数及び電圧値（ピーク間電圧
Ｖｐ−ｐ）を適宜選択することによってその影響を抑制
し、要求測定精度の範囲で無視し得る程度まで極小化す
ることができる。

【００３１】本実施例の電気伝導率測定装置１では、表
１に示すように測定範囲毎にセル２に印加する電圧の周
波数及び印加電圧値（Ｖｐ−ｐ）を切り替え、電極間で
一方向に電流が流れる過程で電極と被測定液の界面に生
じる分極が起こらないようにする。本実施例の電気伝導
率測定装置１では、このような制御は、制御手段５が、
内蔵の記憶部に記憶された表１の条件に従って行う。
尚、このようなセル２に印加する電圧の条件の切り替え
は、自動で行っても、操作者が手動にて行っても良い。

【００３２】

【表１】

【００３３】ここで、清浄なセル２に正弦波の交流電圧
を印加すると、測定される電流の波形は印加した電圧の
波形と同じ正弦波となる（図２（ｂ））。

【００３４】一方、セル２の電極２ａ、２ｂの表面に汚
れが付いた場合、上述のようにセル２と被測定液の界面
に大きな分極容量（コンデンサ）が発生することが分か
った。このように容量成分が付加されると、測定される
電流の波形は、セル２に印加した交流電圧の正弦波を微
分した波形となると考えられる。しかし、実際には、被
測定液の抵抗があるために完全な微分とはならず、印加
した電圧の波形に対して位相が進んだ波形の正弦波とな
る（図２（ｃ））。このことは、セル２の替わりに、電
気伝導率に換算した等価抵抗に分極容量と等価なコンデ
ンサを追加接続することによって、同様な位相の進みを
再現できることからも確認された。この汚れによる容量
成分は、場合によっては数十μＦになることもある。

【００３５】本実施例の電気伝導率測定装置１では、表
１に示したように、セル２において、電極間で一方向に
電流が流れる過程で電極面に発生する分極の影響は排除
されており、セル２が汚れていない場合、その影響によ
って測定された電流の波形の位相がずれることはない。
従って、このようにセル２に印加する電圧が制御されて
いるにも拘わらずに、測定された電流の波形の位相がず
れた場合、セル２の汚れの影響であると判断できる。

【００３６】一例として、実際に汚れたセル２を用いて
検出した電流波形の印加電圧波形に対する位相差と、電
気伝導率指示値誤差との関係を調べた結果を表２に示
す。この結果は、東亜電波工業（株）製の電気伝導率計
ＣＭ−６０Ｖを用い、被測定液としてＫＣｌ水溶液（電
気伝導率：１０Ｓ／ｍ）の電気伝導率を測定した際の、
セル２が清浄な場合と、汚れとして離型材である日本工
材（株）製ＮＵＣシリコンをセル２に付着させた場合と
を比較することによって得た。電気伝導率計ＣＭ−６０
Ｖは、上述の表１に示した条件に従って、測定範囲に応
じた電圧をセル２に印加し、電極間で一方向に電流が流
れる過程で電極面に発生する分極の影響を抑制してい
る。

【００３７】

【表２】

【００３８】このように、セル２に流れる電流を検波し
た波形と印加した電圧の波形の位相差Ｘは、セル２の汚
れ度合いを示す。

【００３９】そこで、本実施例の電気伝導率測定装置１
では、通常の電気伝導率測定を行いながら、印加した電
圧の波形（図２（ａ））と、セル２に流れる電流を検波
した波形（図２（ｃ））とを比較して、両者の間に生じ
る位相差Ｘを測定する構成とする。即ち、検波器７ａは
検波した電流の位相情報を制御手段５に送り、制御手段
５はこの情報と、セル２に印加した電圧の位相情報とを
比較して位相差Ｘを求める。

【００４０】そして、制御手段５は、位相差Ｘが所定条
件を満たす場合、例えば位相差Ｘが所定値以上である場
合、セル２が汚れていると判定する。又、制御手段５
は、セル２が汚れていると判断した場合は、報知手段６
としての表示器にメッセージを表示したり、或いは警告
灯を点灯又は点滅することにより操作者にセル２が汚れ
たことを報知する。

【００４１】例えば、本実施例の電気伝導率測定装置１
にて、測定範囲が０〜２０Ｓ／ｍであり、周波数３ＫＨ
ｚ、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）１２ｍＶの正弦波電圧を
セル２に印加する場合、位相差Ｘが１８度以上となった
ときに、セル２が汚れていると判定する。

【００４２】尚、セル２が汚れていると判断する基準
は、上述の位相差Ｘが１８度以上に限定されるものでは
なく、電気伝導率測定装置１の使用目的などによって要
求される測定精度との関係で異なる。又、当然、電気伝
導率測定装置１、セル２の構成、更にはセル２に印加す
る電圧の条件などによって異なるため、本発明を実施す
る各電気伝導率測定装置１で適宜決定すれば良い。各測
定範囲、要求測定精度に応じて、この基準値を複数設定
する構成とすることも可能である。

【００４３】セル２に印加する電圧の波形と、検出され
た電流の波形との位相差Ｘの測定は、被測定液の電気伝
導率測定時に常に行う構成とすることもできるが、これ
に限定されるものではなく、予め設定される所定タイミ
ングにて行う構成とすることができる。例えば、電気伝
導率測定装置１の電源投入後一回目の測定時のみ行なっ
たり、操作者の指示により任意の測定時に行うような構
成にすることもできる。

【００４４】以上、本発明によれば、電気伝導率標準液
（塩化カリウム標準液）などの標準液を調製せずに、通
常の測定を行いながらセル２の汚れを点検することがで
き、セル２が汚れている場合には、操作者にそれを報知
することができる。

【００４５】実施例２次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例
の電気伝導率測定装置は、実施例１のものと基本的に同
様の構成とされる。従って、同一機能、構成を有する要
素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。

【００４６】本実施例においても、電源３によって実施
例１と同様の正弦波の交流電圧をセル２に印加し、セル
２に流れる電流を検波して被測定液の電気伝導率を測定
する。このとき、本実施例では、印加電圧に対して同期
検波方式によって検波した信号と、同期をかけずに検波
した信号とを比較することによってセル２の汚れを判断
する構成とする。

【００４７】更に説明すると、図３に示すように、電流
検出手段７は検波器７ａを有しており、実施例１と同様
に、印加電圧の波形に対して同期をかけずにセル２に流
れる電流を検波し、セル２に流れる電流値を測定する。
更に、本実施例では、セル２に流れる電流を、同期検波
器７ｂを用いて印加電圧に対して同期をかけて検波し、
セル２に流れる電流値を測定する。測定された電流値は
それぞれＡ／Ｄ変換器４を介して制御手段５に入力され
る。

【００４８】本実施例の電気伝導率測定装置１は、実施
例１と同様、一方向に電流が流れる過程で電極と被測定
液の界面に生じる分極が起こらないように、表１に示す
ような条件により、被測定溶液の電気伝導率範囲、即
ち、測定範囲（測定レンジ）に応じてセル２に印加する
電圧の条件、即ち、周波数及び印加電圧値（ピーク間電
圧Ｖｐ−ｐ）を変化させる。

【００４９】ここで、実施例１にて説明したように、セ
ル２が汚れている場合、セル２に正弦波の交流電圧を印
加すると、セル２に流れる電流の波形は、印加電圧の波
形に対して位相が進む。

【００５０】この時、セル２に流れる電流を、印加電圧
に対して同期をかけずに検波する場合には、図４（ｂ）
の斜線部、即ち、検波波形の同一極性側（図中正側）部
分からセルに流れる電流値が測定され、それに応じた信
号レベルが得られる。一方、セル２に流れる電流を、印
加電圧に対して同期をかけて検波する場合、図４（ｃ）
の斜線部、即ち、負の部分を含んでいる検波波形部分か
らセルに流れる電流値が測定され、それに応じた信号レ
ベルが得られる。そのため、信号レベル（検出電流値）
が小さくなる。これにより、同期検波による信号と同期
をかけずに得た信号を比較すると、信号レベルに差が生
じることとなる。

【００５１】本実施例の電気伝導率測定装置１では、上
述のように、セル２において、電極間で一方向に電流が
流れる過程にて電極面に発生する分極の影響は排除され
ているので、セル２が汚れていない場合、その影響によ
って、セル２に流れる電流を同期検波して得られた信号
レベルと、同期を掛けずに得られた信号レベルとには差
は生じない。従って、このようにセル２に印加する電圧
が制御されているにも拘わらずに、両方法によって検波
した信号レベルに差が生じた場合には、セル２の汚れに
よる影響であると判断できる。

【００５２】そこで、本実施例では、例えば印加電圧に
対して同期をかけずに検波した電流測定値に基づいて被
測定液の通常の電気伝導率の測定を行うと共に、制御手
段５は、同期検波による信号と同期をかけずに得た信号
を比較する。

【００５３】制御手段５は、同期検波した信号レベル
と、同期をかけずに検波した信号レベルとを比較して、
両レベルの差が所定条件を満たす場合にセル２が汚れて
いると判断する。ここで、両レベルの差とは、単に両値
の差のみを意味するものではない。例えば、同期をかけ
ずに検波して得た信号レベルに対する、同期検波して得
た信号レベルの誤差が所定値以上である場合、セル２が
汚れていると判定する。

【００５４】又、制御手段５は、セル２が汚れていると
判断した場合には、報知手段６として表示器にメッセー
ジを表示したり、或いは警告灯を点灯又は点滅させるな
どして、セル２が汚れていることを操作者に報知する。

【００５５】例えば、本実施例の電気伝導率測定装置１
にて、測定範囲が０〜２０Ｓ／ｍであり、周波数３ＫＨ
ｚ、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）１２ｍＶの正弦波電圧を
セル２に印加する場合（表１）、同期をかけずに検波し
て得た信号レベルに対する、同期検波して得た信号レベ
ルの誤差が５％以上である場合、セル２が汚れていると
判定する。

【００５６】尚、実施例１と同様に、セル２が汚れてい
ると判断する基準は、上述の誤差５％以上に限定される
ものではなく、電気伝導率測定装置１の使用目的などに
よって要求される測定精度との関係で異なる。又、当
然、電気伝導率測定装置１、セル２の構成、更にはセル
２に印加する電圧の条件などによって異なるため、本発
明を実施する各電気伝導率測定装置１で適宜決定すれば
良い。各測定範囲、要求測定精度に応じて、この基準値
を複数設定する構成とすることも可能である。

【００５７】又、実施例１と同様、同期検波による信号
と、同期をかけずに得た信号とのレベルの比較は、被測
定液の電気伝導率測定時に常に行ったり、或いは予め設
定される所定のタイミングにて行う構成とすることがで
きる。

【００５８】以上、本発明によれば、電気伝導率標準液
（塩化カリウム標準液）などの標準液を調製せずに、通
常の測定を行いながらセル２の汚れを点検することがで
き、セル２が汚れている場合には、操作者にそれを報知
することができる。

【００５９】実施例３次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実
施例の電気伝導率測定装置１は、基本的には実施例１及
び２の電気伝導率測定装置１と同様とされるので、同一
機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説
明は省略する。

【００６０】本実施例では、電源３によりセル２に矩形
波電圧を印加して、セル２に流れる電流を測定すること
によって被測定液の電気伝導率を測定する。本実施例の
電気伝導率測定装置１に設けられる電流検出手段７は、
セル２に印加する交流電圧の周期中の、所定期間の電流
をサンプリングするサンプリング手段７ｃを備えている
（図５）。サンプリング手段７ｃにてサンプリングされ
た電流値は、Ａ／Ｄ変換器４を介して制御手段５に入力
される。

【００６１】本実施例の電気伝導率測定装置１は、実施
例１及び２と同様に、電極間で一方向に電流が流れる過
程で、電流と被測定液の界面に生じる分極が起こらない
ように、表２に示す通り、被測定溶液の電気伝導率範囲
（測定範囲）に応じてセル２に印加する電圧の条件、即
ち、周波数及び印加電圧値（ピーク間電圧Ｖｐ−ｐ）を
切り替える。

【００６２】

【表３】

【００６３】ここで、図６に示すように、清浄なセル２
に矩形波の交流電圧（図６（ａ））を印加すると、測定
される電流の波形は印加した電圧の波形と同じ矩形波と
なる（図６（ｂ））。一方、セル２の電極（２ａ、２
ｂ）の表面が汚れている場合、セル２に直列に容量成分
が付加されたことになり、測定される電流は矩形波を微
分した波形になる（図６（ｃ））。これにより、セル２
に印加する矩形波電圧の周期中、指定された範囲内の互
いに異なる時間ｔ１、ｔ２において電流を測定すると、
両測定値に差が生じることとなる。

【００６４】本実施例の電気伝導率測定装置１では、表
２に示したように、セル２において、電極間で一方向に
電流が流れる過程で電極面に発生する分極の影響は排除
されているので、その影響により、セル２が汚れていな
い場合には、時間ｔ１、ｔ２にて測定した電流値に差は
生じない。従って、このようにセル２に印加する電圧が
制御されているにも拘わらずに、時間ｔ１、ｔ２におけ
る電流値に差が生じた場合、セル２の汚れによる影響で
あると判断できる。

【００６５】一例として、実際に汚れたセル２を用いて
電流を測定した結果を表４に示す。尚、時間ｔ１、ｔ２
における表４中電流の測定値は、電気伝導率（Ｓ／ｍ）
に換算して示している。この結果は、東亜電波工業
（株）製の電気伝導率計ＣＭ−４０Ｇを用いて、セル２
に離型材である日本工材（株）ＮＵＣシリコンを付着さ
せて汚し、被測定液であるＫＣｌ水溶液の電気伝導率を
測定することによって得た。電気伝導率計ＣＭ−４０Ｇ
は、上述の表３に示した条件に従って、測定範囲に応じ
た電圧をセル２に印加し、電極間で一方向に電流が流れ
る過程で電極面に発生する分極の影響を抑制している。

【００６６】

【表４】

【００６７】このように、セル２に印加された交流電圧
の異なる時間に対して電流を測定して比較することによ
って、セル２の汚れを判断することができる。

【００６８】そこで、図６に示すように、セル２に流れ
る電流を測定する指定時間帯として、本実施例では、セ
ル２に印加する電圧の正側の半周期を指定し、先ず電気
伝導率の測定のために、印加電圧の時間帯ｔ１において
電流を測定する。そして、更に時間帯ｔ１とは異なる時
間帯ｔ２において電流を測定する。時間帯ｔ１、ｔ２に
おける電流の測定値はそれぞれ制御手段５に入力され
る。本実施例では、被測定液の電気伝導率範囲が０〜２
０Ｓ／ｍであり、セル２に、周波数３ＫＨｚ、印加電圧
値（１０ｍＶｐ−ｐ）の矩形波電圧を印加する場合、印
加電圧の正側半周期における互いに異なる時間帯のそれ
ぞれｔ１＝８０μｓｅｃ、ｔ２＝８０μｓｅｃ間の電流
値を測定した。

【００６９】こうして、制御手段５は、時間ｔ１にて測
定した電流値から被測定溶液の電気伝導率を算出すると
共に、時間ｔ１にて測定した電流値と、時間ｔ２にて測
定した電流値とを比較することができる。

【００７０】制御手段５は、ｔ１の測定結果とｔ２の測
定結果を比較して、ｔ１、ｔ２における電流測定値の差
が所定条件を満たす場合にセル２が汚れたと判定する。
ここで、両測定値の差とは、単に両値の差のみを意味す
るものではなく、例えばｔ１における測定結果に対する
ｔ２における測定結果の誤差が所定値以上である場合
に、セル２が汚れたと判定する。

【００７１】又、制御手段５は、セル２が汚れていると
判断した場合には、報知手段６として表示器にメッセー
ジを表示したり、或いは警告灯を点灯又は点滅させるな
どして、セル２が汚れていることを操作者に報知する。

【００７２】例えば、本実施例の電気伝導率測定装置１
にて、測定範囲が０〜２０Ｓ／ｍであり、周波数３ＫＨ
ｚ、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）１０ｍＶの矩形波電圧を
セル２に印加する場合、ｔ１における測定結果に対す
る、ｔ２における測定結果の誤差が２％違っていればセ
ル２が汚れていると判定する。

【００７３】尚、セル２が汚れていると判断する基準
は、上述の誤差２％に限定されるものではなく、実施例
１及び２と同様に、電気伝導率測定装置１の使用目的な
どによって要求される測定精度との関係で異なる。又、
当然、電気伝導率測定装置１、セル２の構成、更にはセ
ル２に印加する電圧の条件などによって異なるので、本
発明を実施する各電気伝導率測定装置１で適宜決定すれ
ば良い。各測定範囲、要求測定精度に応じて、この基準
値を複数設定する構成とすることも可能である。

【００７４】時間ｔ２における電流の測定は、各周期ご
とに毎回測定しても、ｎ周期（ｎは任意に定めることが
できる。）に１回測定してもよい。又、本実施例では、
電流を測定するための指定時間帯として、時間ｔ０、ｔ
１及びｔ２を印加電圧の正側の半サイクルに設けたが、
当然これらｔ０、ｔ１及びｔ２は、正側の半サイクル、
負側の半サイクル、或いは両サイクルにおいて設けても
よい。

【００７５】尚、図６において、時間帯ｔ０は測定待機
時間であり、電圧変化直後に電流を測定すると測定値が
不安定となるため設けられる待機時間である。又、上述
のように、時間ｔ１は電気伝導率を測定するための電流
測定部分であり、時間ｔ１は波形の全域でも一部分でも
かまわない。又、時間ｔ２はセル２の汚れを判定するた
めに電流を測定する部分であり、時間ｔ１と異なればど
こでもかまわない。

【００７６】以上、本発明によれば、電気伝導率標準液
（塩化カリウム標準液）などの標準液を調製せずに、通
常の測定を行いながらセル２の汚れを点検することがで
き、セル２が汚れている場合には、操作者にそれを報知
することができる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気伝導
率セルの汚れ検出方法及び電気伝導率測定装置は、少な
くとも一対の電極間に交流電圧を印加して、印加した交
流電圧の波形と、電極間に流れる電流の波形と、に基づ
いて電気伝導率セルの汚れを判断する構成とされるか、
或いは、少なくとも一対の電極間に矩形波の交流電圧を
印加して、指定した時間帯の中の少なくとも２つの異な
る時間において電極間に流れる電流を測定して比較する
ことで電気伝導率セルの汚れを判断する構成とされるの
で、電気伝導率標準液などを調製せずに、実際に通常の
測定を行いながら簡便に電気伝導率測定装置のセルの汚
れを点検して、セルが汚れていると判断した場合にはそ
れを操作者に報知することができるので、常により正確
な測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気伝導率測定装置の一実施例の
概略回路構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る電気伝導率セルの汚れ検出方法を
説明するための、（ａ）セルに印加する電圧波形（正弦
波）、（ｂ）清浄なセルによる検出電流波形、（ｃ）汚
れたセルによる検出電流波形をそれぞれ示すグラフ図で
ある。

【図３】本発明に係る電気伝導率測定装置の他の実施例
の概略回路構成を示すブロック図である。

【図４】本発明に係る電気伝導率セルの汚れ検出方法を
説明するための、（ａ）セルに印加する電圧波形（正弦
波）、（ｂ）汚れたセルによる検出電流波形（斜線部は
同期をかけない検波波形）、（ｃ）汚れたセルによる検
出電流波形（斜線部は同期検波波形）をそれぞれ示すグ
ラフ図である。

【図５】本発明に係る電気伝導率測定装置の更に他の実
施例の概略回路構成を示すブロック図である。

【図６】本発明に係る電気伝導率セルの汚れ検出方法を
説明するための、（ａ）セルに印加する電圧波形（矩形
波）、（ｂ）清浄なセルによる検出電流波形、（ｃ）汚
れたセルによる検出電流波形をそれぞれ示すグラフ図で
ある。

【符号の説明】

１電気伝導率測定装置２電気伝導率セル（セル）３電圧印加手段（交流電源）４Ａ／Ｄ変換器５制御手段６報知手段７電流検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G028 AA01 BC04 CG02 DH05 GL03 LR02 LR04 2G060 AA06 AD05 AE07 AF03 AF08 AF10 FA01 FA14 HA02 HC03 HC07 HC13 HC15 HC19 HC22 HD01 HD03 HE03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一対の電極間に交流電圧を印
加して、印加した交流電圧の波形と、前記電極間に流れ
る電流の波形と、に基づいて電気伝導率セルの汚れを判
断することを特徴とする電気伝導率セルの汚れ検出方
法。
【請求項２】前記電極間に正弦波の交流電圧を印加し
て、印加した交流電圧の波形と前記電極間に流れる電流
の波形の位相を比較して前記電気伝導率セルの汚れを判
断することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】前記比較により、位相差が所定値以上で
あるとき、前記電気伝導率セルが汚れていると判断する
ことを特徴とする請求項２の方法。
【請求項４】前記電気伝導率セルが汚れていない状態
における、前記電極間に印加した交流電圧の波形と、前
記電極間に流れる電流の波形とに位相差が生じないよう
に、被測定溶液の電気伝導率範囲に応じて予め周波数及
び電圧値が設定された交流電圧を、前記電極間に印加す
ることを特徴とする請求項２又は３の方法。
【請求項５】前記電極間に正弦波の交流電圧を印加し
て、前記電極間に流れる電流を、印加した交流電圧の波
形に対して同期検波して得た信号と、同期をかけずに検
波して得た信号とを比較して前記電気伝導率セルの汚れ
を判断することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項６】前記比較により、同期検波により得た電
流測定値信号と、同期をかけずに検波して得た電流測定
値信号の差が所定値以上であるとき、前記電気伝導率セ
ルが汚れていると判断することを特徴とする請求項５の
方法。
【請求項７】前記電気伝導率セルが汚れていない状態
における、前記電極間に流れる電流を、印加した交流電
圧の波形に対して同期検波して得た信号と、同期をかけ
ずに検波して得た信号に差が生じないように、被測定溶
液の電気伝導率範囲に応じて予め周波数及び電圧値が設
定された交流電圧を、前記電極間に印加することを特徴
とする請求項５又は６の方法。
【請求項８】少なくとも一対の電極間に矩形波の交流
電圧を印加して、指定した時間帯の中の少なくとも２つ
の異なる時間において前記電極間に流れる電流を測定し
て比較することで電気伝導率セルの汚れを判断すること
を特徴とする電気伝導率セルの汚れ検出方法。
【請求項９】前記少なくとも２つの異なる時間のうち
少なくとも１つの時間における測定は、前記電極間に印
加する電圧波形の各周期毎又はｎ周期毎に行うことがで
きることを特徴とする請求項８の方法。
【請求項１０】前記少なくとも２つの異なる時間にお
ける測定は、前記電極間に印加する電圧波形の正側の半
サイクル、負側の半サイクル又は正負両サイクルにおい
て行うことを特徴とする請求項８又は９の方法。
【請求項１１】前記少なくとも２つの異なる時間とし
ての時間ｔ１及びｔ２における測定値の比較により、ｔ
１における測定値と、ｔ２における測定値の差が所定値
以上であるとき、前記電気伝導率セルが汚れていると判
断することを特徴とする請求項８、９又は１０の方法。
【請求項１２】前記電気伝導率セルが汚れていない状
態における、前記少なくとも２つの異なる時間において
前記電極間に流れる電流を測定した値に差が生じないよ
うに、被測定溶液の電気伝導率範囲に応じて予め周波数
及び電圧値が設定された交流電圧を、前記電極間に印加
することを特徴とする請求項８〜１１のいずれかの項に
記載の方法。
【請求項１３】少なくとも一対の電極を備える電気伝
導率セルと、前記電極間に交流電圧を印加する電圧印加
手段と、前記電極間に流れる電流を検出する電流検出手
段と、前記電極間に印加した交流電圧の波形と前記電極
間に流れる電流の波形とに基づいて前記電気伝導率セル
の汚れを判断する制御手段と、判断結果を報知する報知
手段と、を有することを特徴とする電気伝導率測定装
置。
【請求項１４】前記電圧印加手段は、前記電極間に正
弦波の交流電圧を印加し、前記制御手段は、印加した交
流電圧の波形と前記電極間に流れる電流の波形の位相を
比較して前記電気伝導率セルの汚れを判断することを特
徴とする請求項１３の電気伝導率測定装置。
【請求項１５】前記比較により、位相差が所定値以上
であるとき、前記電気伝導率セルが汚れていると判断す
ることを特徴とする請求項１４の電気伝導率測定装置。
【請求項１６】前記電圧印加手段は、前記電気伝導率
セルが汚れていない状態における、前記電極間に印加し
た交流電圧の波形と、前記電極間に流れる電流の波形と
に位相差が生じないように、被測定溶液の電気伝導率範
囲に応じて予め周波数及び電圧値が設定された交流電圧
を、前記電極間に印加することを特徴とする請求項１４
又は１５の電気伝導率測定装置。
【請求項１７】前記電圧印加手段は、前記電極間に正
弦波の交流電圧を印加し、前記制御手段は、前記電極間
に流れる電流を、印加した交流電圧の波形に対して同期
検波して得た信号と、同期をかけずに検波して得た信号
とを比較して前記電気伝導率セルの汚れを判断すること
を特徴とする請求項１３の電気伝導率測定装置。
【請求項１８】前記比較により、同期検波により得た
電流測定値信号と、同期をかけずに検波して得た電流測
定値信号の差が所定値以上であるとき、前記電気伝導率
セルが汚れていると判断することを特徴とする請求項１
７の電気伝導率測定装置。
【請求項１９】前記電圧印加手段は、前記電気伝導率
セルが汚れていない状態における、前記電極間に流れる
電流を、印加した交流電圧の波形に対して同期検波して
得た信号と、同期をかけずに検波して得た信号に差が生
じないように、被測定溶液の電気伝導率範囲に応じて予
め周波数及び電圧値が設定された交流電圧を、前記電極
間に印加することを特徴とする請求項１７又は１８の電
気伝導率測定装置。
【請求項２０】少なくとも一対の電極を備える電気伝
導率セルと、前記電極間に矩形波の交流電圧を印加する
電圧印加手段と、指定した時間帯の中の少なくとも２つ
の異なる時間において前記電極間に流れる電流を測定す
る電流検出手段と、測定された電流値を比較して前記電
気伝導率セルの汚れを判断する制御手段と、判断結果を
報知する報知手段と、を有することを特徴とする電気伝
導率測定装置。
【請求項２１】前記少なくとも２つの異なる時間のう
ち少なくとも１つの時間における測定は、前記電極間に
印加する電圧波形の各周期毎又はｎ周期毎に行うことが
できることを特徴とする請求項２０の電気伝導率測定装
置。
【請求項２２】前記少なくとも２つの異なる時間にお
ける測定は、前記電極間に印加する電圧波形の正側の半
サイクル、負側の半サイクル又は正負両サイクルにおい
て行うことを特徴とする請求項２０又は２１の電気伝導
率測定装置。
【請求項２３】前記少なくとも２つの異なる時間とし
ての時間ｔ１及びｔ２における測定値の比較により、ｔ
１における測定値と、ｔ２における測定値の差が所定値
以上であるとき、前記電気伝導率セルが汚れていると判
断することを特徴とする請求項２０、２１又は２２の電
気伝導率測定装置。
【請求項２４】前記電圧印加手段は、前記電気伝導率
セルが汚れていない状態における、前記少なくとも２つ
の異なる時間において前記電極間に流れる電流を測定し
た値に差が生じないように、被測定溶液の電気伝導率範
囲に応じて予め周波数及び電圧値が設定された交流電圧
を、前記電極間に印加することを特徴とする請求項２０
〜２３のいずれかの項に記載の電気伝導率測定装置。