JP2002372508A - 電気伝導度センサの製造方法および電気伝導度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セル定数が小さい電極保持部材のみを用い
て、導電率が小さい液体であっても導電率が大きい液体
であっても正確に導電率を測定できるとともに、限られ
たスペースであっても設置することができる電気伝導度
センサを提供する。 【解決手段】 軸方向中心部に液体の流路を有する電極
保持体１１に所定の間隔を隔てて表面が液体に接するよ
うに３つの電極１５（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を配設して、各電極
１５（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の表面積に対する電極間の距離の割
合（セル定数）が小さい単セル１０とする単セル作製工
程と、この単セル１０を１つ以上用いて液体の流路が連
通し、かつ液体の流路に対して直列あるいは並列に接続
する単セル接続工程と、直列あるいは並列に接続された
各単セル１０にそれぞれ配設された３つの電極１５
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の少なくとも２つを用いて３電極式セン
サとなるように導電接続する導電接続工程とを備えるよ
うにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体に直接接触する
一対の電極間に存在する液体の抵抗に基づく電圧降下を
測定することにより、これらの液体の電気伝導度を求め
て、例えば、透析装置や粉体溶解装置に用いられる液体
の濃度を監視したり、半導体製造装置におけるシリコン
ウェハの洗浄水として用いられる純水の純度を監視した
り、あるいは上下水道の消毒剤の濃度や汚れ具合等を監
視したりするのに好適な電気伝導度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記した半導体製造装置においては、塩
酸、硝酸などの強酸あるいはフッ酸等の薬液による処理
槽で不純物を除去する工程を繰り返し、最後にシリコン
ウェハに付着した薬液を純水で洗浄する工程を経て、シ
リコンウェハを乾燥させてシリコンウェハの洗浄工程を
完了するようにしている。また、透析装置や粉体溶解装
置においては、これらの装置の洗浄に逆浸透水（ＲＯ
水）が使用されている。

【０００３】このように、半導体製造装置においては、
シリコンウェハの洗浄工程の最終工程でシリコンウェハ
に付着した薬液を純水で洗浄しており、また透析装置や
粉体溶解装置等の医療用機器においては、逆浸透水（Ｒ
Ｏ水）で洗浄しているので、洗浄に使用した純水や逆浸
透水の純度が製品や医療機器の品質に大きく影響を及ぼ
すこととなる。したがって、純水や逆浸透水の純度を測
定することはきわめて重要なことであり、そのために、
洗浄に使用した後の純水や逆浸透水の電気伝導度（導電
率）を測定して、純水や逆浸透水の純度を計測するよう
にしている。

【０００４】上述のような純水や逆浸透水や他の液体の
電気伝導度を測定するために、例えば、図８（なお、図
８は電気伝導度センサの一例を模式的に示す断面図であ
り、図８の符号Ｒは電極間の液体の抵抗を示している）
に示されるような電気伝導度センサが使用される。ここ
で、図８に示されるような電気伝導度センサ７０は、軸
方向中心部に液体の流路を形成する貫通孔７１ａを備え
た円筒状本体７１と、この円筒状本体７１に所定の間隔
を隔てて形成された３つの円筒状電極７２，７２，７２
とから構成されるものである。なお、円筒状本体７１は
成形が容易な合成樹脂あるいはセラミックからなる材料
により構成され、円筒状電極７２は耐食性が良好な白金
やチタンなどの金属材料から構成されていて、これらが
液密に一体化されている。

【０００５】そして、図８に示すように、３電極の中央
に配置された電極Ｙをリード線により電源の一方極（例
えば＋側）に接続し、この両側に配置された電極Ｘ，Ｚ
をリード線により電源の他方極（例えば−側）に接続す
れば、３電極式電気伝導度センサとなる。また、３電極
の中央に配置された電極Ｙを不使用とし、この両側に配
置された一方の電極Ｘを電源の一方極（例えば＋側）に
接続し、他方の電極Ｚを電源の他方極（例えば−側）に
接続すれば、２電極式電気伝導度センサとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に構成される電気伝導度センサ７０を用いて、液体（例
えば、純水や逆浸透水）の電気伝導度（導電率＝１／電
気抵抗率）を測定する場合、電源に接続されたリード線
を図８に示すように各電極Ｘ，Ｙ，Ｚに接続して、電源
から所定の電圧を印加すると、液体の抵抗Ｒを介して、
電極Ｙから電極Ｘに向けて（あるいは電極Ｘから電極Ｙ
に向けて）電流Ｉが流れるとともに、電極Ｙから電極Ｚ
に向けて（あるいは電極Ｚから電極Ｙに向けて）電流Ｉ
が流れるようになる。

【０００７】例えば、電極Ｘと電極Ｙとの間の距離およ
び電極Ｙと電極Ｚとの間の距離を等しくＬ（ｍ）とし、
かつ貫通孔７１ａの断面積（液体の流路の断面積）をＡ
（ｍ ²）とした場合に、各電極間Ｌ（ｍ）に流れる電流
Ｉと液体の抵抗Ｒに基づく電圧降下による電圧（Ｖ）を
測定することにより、間隔Ｌ（ｍ）における液体の抵抗
Ｒ（＝Ｖ／Ｉ）を求めることができ、ひいては液体の電
気伝導度（導電率）σ（Ｓ（ジーメンス）／ｍ）を下記
の（１）式に基づいて算出することができる。 σ（Ｓ／ｍ）＝Ｌ／Ａ・Ｒ＝Ｌ・Ｉ／Ａ・Ｖ・・・（１） 上記（１）式において、液体の流路の断面積Ａに対する
各電極間の距離Ｌの割合（Ｌ／Ａ）を一般的にセル定数
Ｋ（Ｋ＝（Ｌ／Ａ）＝σ・Ｒ＝σ・（Ｖ／Ｉ））とい
う。

【０００８】ここで、各電極Ｙ，Ｘ間あるいはＹ，Ｚ間
に印加する電圧を一定とした場合、導電率が小さい液体
を測定する場合は、液体自体が持つ抵抗値が大きいため
にセル定数を小さくすると電圧降下が所定の範囲内とな
り、逆に導電率が大きい液体を測定する場合は、液体自
体が持つ抵抗値が小さいためにセル定数を大きくすると
電圧降下が所定の範囲内となって、測定精度を高めるこ
とが可能となる。

【０００９】この場合、セル定数がばらつくと測定誤差
が大きくなるため、上述した円筒状本体７１を精度よく
作製する必要がある。このため、円筒状本体７１は成形
型を用いて精度よく作製されている。ところが、上述し
たように、導電率が小さい液体の場合はセル定数が小さ
いセンサを用いて導電率を測定し、導電率が大きい液体
の場合はセル定数が大きいセンサを用いて導電率を測定
する必要があるため、電極などの部品の共通化を図る場
合には、セル定数が異なる複数種類の円筒状本体７１を
作製しなければならないという問題を生じた。

【００１０】このように、複数種類の円筒状本体７１を
作製すると、高価な成形型も複数種類を用意する必要が
生じて、この種の電気伝導度センサのコストが上昇する
とともに、開発期間も長時間になるという問題を生じ
た。また、セル定数が大きい電気伝導度センサの場合、
電極などの部品の共通化を図ろうとすると、各電極間の
距離Ｌを長くする必要が生じて、必然的に電気伝導度セ
ンサ自体のサイズも大きくなる。このため、設置場所の
スペースを確保する必要があるが、この種の電気伝導度
センサの設置スペースを確保できない場合にはこの種の
電気伝導度センサが使用できないという問題を生じた。

【００１１】そこで、本発明は上記のような問題点を解
消するためになされたものであって、セル定数が小さい
電極保持部材のみを用いて、導電率が小さい液体であっ
ても導電率が大きい液体であっても正確に導電率を測定
できるとともに、限られたスペースであっても設置する
ことができる電気伝導度センサを提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するため、本発明は、液体の流路の断面積
に対する電極間の距離の割合（セル定数）が小さい単セ
ルを備えた電気伝導度センサの製造方法であって、軸方
向中心部に液体の流路を有する電極保持体に所定の間隔
を隔てて表面が液体に接するように３つの電極を配設し
て単セルとする単セル作製工程と、この単セルを１つ以
上用いて液体の流路が連通するように該液体の流路に対
して直列あるいは並列に接続する単セル接続工程と、直
列あるいは並列に接続された各単セルにそれぞれ配設さ
れた３つの電極の少なくとも２つを用いて３電極式セン
サとなるように導電接続する導電接続工程とを備えるよ
うにしている。

【００１３】このように、セル定数が小さい単セル、即
ち、液体の流路の断面積に対する電極間の距離の割合が
小さい単セルを用いて、これらを液体の流路が連通する
ように直列に接続するとともに、各単セルにそれぞれ配
設された３つの電極の少なくとも２つを用いて３電極式
センサとなるように導電接続すると、導電接続された電
極と対極との間に存在する液体の抵抗が単セルを単独で
用いた場合よりも大きくなる。このため、この液体の抵
抗に基づく電圧降下が増大して、電気伝導度が高い（抵
抗率が小さい）液体であっても、精度よく電気伝導度を
測定できるようになる。

【００１４】また、セル定数が小さい単セルを液体の流
路が連通するように並列に接続するとともに、各単セル
にそれぞれ配設された３つの電極の少なくとも２つを用
いて３電極式センサとなるように導電接続すると、導電
接続された電極と対極との間に存在する液体に流れる電
流が単セルを単独で用いた場合よりも減少して、液体の
抵抗に基づく電圧降下が小さくなる。このため、電気伝
導度が低い（抵抗率が大きい）液体であっても、精度よ
く電気伝導度を測定できるようになる。この場合、３つ
の電極の少なくとも２つを用いて３電極式センサとなる
ように導電接続されているので、導電接続された電極と
対極との間に存在する液体中にのみ電流が流れるととも
に、これらの電極を介して他の部位には漏れ電流（リー
ク電流）を生じることがない。これにより、流入管およ
び流出管を通して漏れ電流が流れなくなるので、このセ
ンサを用いた機器に漏れ電流による悪影響を生じさせる
ことなく、精度よく電気伝導度を測定できるようにな
る。

【００１５】このように、本発明の製造方法を採用する
ことにより、高価な成形型を１種類だけ作製して、この
成形型により１種類の電極保持部材だけを作製すること
となるが、この１種類の電極保持部材を用いてセル定数
が小さい単セルを形成すると、これらを直列あるいは並
列に接続し、かつ単セルにそれぞれ配設された３つの電
極の少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるよう
に導電接続するだけで、電気伝導度が高い（抵抗率が小
さい）液体であっても、電気伝導度が低い（抵抗率が大
きい）液体であっても、精度よく電気伝導度を測定でき
るようになる。

【００１６】この結果、１種類の成形型を作製するだけ
で必要とする電極保持部材を作製できるので、この種の
電気伝導度センサの開発期間を短くすることが可能にな
るとともに安価に製造することができるようになる。ま
た、各単セルの電極保持部材に３つの電極を配設し、こ
れらの単セルにそれぞれ配設された３つの電極の少なく
とも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続
するだけであるので、この種の電気伝導度センサを簡
単、容易に製造できるようになるとともに自動化も可能
となる。

【００１７】この場合、電気伝導度が高い（抵抗率が小
さい）液体の測定用には、直管、Ｕ字状管あるいはＬ字
状管からなる接続管を用いて各単セルを液体の流路に対
して直列になるように接続して電気伝導度センサを構成
するようにすればよいが、設置スペースが狭い場所の場
合は長さが短くなるＵ字状管を用いるのが好ましく、ま
た、Ｌ字状等に変形した設置スペースの場合はＬ字状管
を用いるのが望ましい。また、電気伝導度が低い（抵抗
率が大きい）液体の測定用には、分岐管からなる接続管
を用いて各単セルを液体の流路に対して並列になるよう
に接続するのが望ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の電気伝導度セ
ンサの実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。な
お、図１は単セルを模式的に示す断面図であり、図２
は、図１の単セルを単独で用いて電気伝導度が小さい液
体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模
式的に示す断面図である。図３は、図１の単セルを用い
て電気伝導度が大きい液体の測定に適するとともに設置
スペースが少ないところでも設置できるように構成した
電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。図４
は、図１の単セルを用いて電気伝導度が大きい液体の測
定に適するとともに設置スペースに応じて変形させるよ
うに構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図で
ある。

【００１９】また、図５は、図１の単セルを用いて図３
及び図４よりもさらに電気伝導度が大きい液体の測定に
適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す
断面図である。図６は、図１の単セルを用いて電気伝導
度が小さい液体の測定に適するように構成した電気伝導
度センサを模式的に示す断面図である。図７は、図６の
電気伝導度センサよりもさらに電気伝導度が小さい液体
の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式
的に示す断面図である。

【００２０】１．単セル 本発明に用いられる単セル１０は、軸方向中心部に流路
を形成する貫通孔１２を備えた電極保持部材１１と、こ
の電極保持部材１１に等間隔を隔てて形成された複数の
電極保持孔１３，１３，１３に嵌入された複数の電極１
５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）と、これらを覆う合
成樹脂製（例えば変性ＰＰＥ製）のカバー部材１８とか
ら構成されるものである。ここで、電極保持部材１１に
形成された電極保持孔１３に複数の電極１５（Ｘ），１
５（Ｙ），１５（Ｚ）を嵌入させて、電極保持部材１１
と複数の電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）を一
体化させることによりセルが形成されるが、セル定数が
小さいセルとするために、各電極保持孔１３間の距離Ｌ
が短くなるように形成されている。この例においては、
例えば、セル定数Ｋが約５．５（１／ｃｍ）になるよう
に貫通孔１２の断面積および各電極保持孔１３間の距離
Ｌが設定されている。

【００２１】電極保持部材１１は合成樹脂材料（例えば
変性ＰＰＥ）を成形型を用いて、射出成形あるいは押し
出し成形することにより形成されており、貫通孔１２に
対して直角方向に所定の間隔を隔てて３つの電極保持孔
１３が形成されている。また、電極保持部材１１の両端
部は接続部１１ａ，１１ｂが形成されており、一方の接
続部１１ａには流入管が接続されて液の流入部となり、
他方の接続部１１ｂには流出管が接続されて液の流出部
となる。なお、電極保持孔１３の下部には位置決め孔１
３ａが形成されており、この位置決め孔１３ａに各電極
１５に形成された位置決め突起部１５ｄを圧入すること
により各電極１５が電極保持部材１１に取り付けられる
ようになされている。また、電極保持孔１３の途中に
は、電極１５を液密に保持することができるようにＯリ
ング１６，１７を収納可能な複数の段部を有する形状に
形成されている。

【００２２】各電極１５は耐食性が良好な白金、チタン
等の金属製の円柱体からなり、本体部１５ａを備え、本
体部１５ａの上部に鍔部が形成されている。本体部１５
ａと鍔部との間は小径部となっており、この小径部と本
体部１５ａとの連接部に形成された段部にＯリング１６
が配設されている。本体部１５ａの中心部には液体の流
路となる横孔１５ｂが本体部１５ａを貫通して形成され
ており、この横孔１５ｂの直径は電極保持部材１１に形
成された貫通孔１２の直径と同一寸法に形成されてい
て、段差なく連通している。

【００２３】各電極１５の上部にはねじ部１５ｃが突設
されており、このねじ部１５ｃにリード線に形成された
端子部材を取り付け、ねじ部１５ｃに螺合するナットを
締め付けることにより、リード線は電極１５に接続され
るようになる。なお、各電極１５の下部には位置決め突
起部１５ｄが形成されており、この位置決め突起部１５
ｄを電極保持部材１１に形成された位置決め孔１３ａに
圧入することにより電極１５が電極保持部材１１に取り
付けられる。また、位置決め突起部１５ｄと本体部１５
ａとの連接部に段部が形成されており、この段部にＯリ
ング１７が配設されて電極１５は電極保持部材１１に対
して液密に取り付けられこととなる。

【００２４】カバー部材１８は半角筒状の二部材から構
成されるものであって、各部材の両端部に端壁を有する
ように合成樹脂材料（例えば変性ＰＰＥ）を射出成形あ
るいは押し出し成形することにより形成されている。カ
バー部材１８の一側壁には端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
が形成されていて、上述した電極１５（Ｘ），１５
（Ｙ），１５（Ｚ）から延出するリード線が接続されて
いる。そして、電極保持部材１１の両端部はカバー部材
１８の両端壁に接着あるいは螺着されていて、電極保持
部材１１はカバー部材１８により被覆されている。

【００２５】ついで、このように構成される電気伝導度
センサ１０の組付け方を説明する。まず、各電極１５に
形成された横孔１５ｂと電極保持部材１１に形成された
貫通孔１２が一致してこれらが連通するように、各電極
１５を電極保持部材１１に形成された電極保持孔１３に
挿入する。この後、各突起部１５ｄの電極保持部材１１
から突出した部分に、それぞれプッシュナットを嵌着さ
せて各電極１５を電極保持部材１１に固定する。つい
で、電極１５（Ｘ）から延出するリード線を端子１８ａ
に接続し、電極１５（Ｙ）から延出するリード線を端子
１８ｂに接続し、電極１５（Ｚ）から延出するリード線
を端子１８ｃに接続する。この後、カバー部材１８の両
端壁を電極保持部材１１の両端部に接着あるいは螺着し
て、電極保持部材１１をカバー部材１８により被覆す
る。これにより、部品点数を減らしながら、寸法の精度
が安定した単セル１０を簡単、容易に組み付けることが
可能となり、組み付けの簡単化および自動化を達成でき
る。

【００２６】２．単セルを単独で用いた電気伝導度セン
サ ここで、上述のように構成される単セル１０を単独で用
いて、電気伝導度が小さい液体の電気伝導度を測定する
に適した電気伝導度センサＡを構成する場合、図２に示
すように、カバー部材１８に形成された各端子１８ａと
１８ｃとをリード線により接続して、これらの両端子１
８ａと１８ｃとの間を同電位とした後、端子１８ｃと図
示しない制御装置に配設された電源端子の一方極（図２
においては−極）をリード線で接続するとともに、図示
しない制御装置の導電率検出回路に形成された一方の検
出端子（図２においては−極）に接続する。また、端子
１８ｂと図示しない制御装置に配設された電源端子の他
方極（図２においては＋極）をリード線で接続するとと
もに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成され
た他方の検出端子（図２においては＋極）に接続する。
これより、単セル１０を単独で用いた電気伝導度センサ
Ａとなる。

【００２７】ここで、接続部１１ａに流入管を接続し、
接続部１１ｂに流出管を接続して、流入管より液体を流
入させるともに、各端子１８ａ，１８ｂに電源を印加す
ることにより、液体の抵抗に基づく電圧降下が電極１５
（Ｘ）と電極１５（Ｙ）との間、および電極１５（Ｙ）
と電極１５（Ｚ）との間に生じることとなる。この電圧
降下が検出信号となって制御装置の導電率検出回路に入
力され、導電率検出回路にて所定の演算処理がなされ
て、制御装置の表示部に液体の電気伝導度（導電率）が
表示されるようになる。

【００２８】この場合、電極保持部材１１の中央に配置
された電極１５（Ｙ）と、この両側に配置された電極１
５（Ｘ）および電極１５（Ｚ）との間にそれぞれ検出電
流が流れる３電極式であるので、これらの電極間以外に
リーク電流が生じることなく、精度よく電気伝導度を計
測することが可能となる。これにより、流入管および流
出管から先の部分に漏れ電流が流れなくなるので、この
電気伝導度センサＡを用いた機器に漏れ電流による悪影
響を生じさせることが防止できるようになる。また、セ
ル定数が小さい単セル１０を単独で用いているので、電
気伝導度が低い（抵抗値が大きい）液体の電気伝導度を
正確に測定することができる。

【００２９】なお、このように構成される電気伝導度セ
ンサＡにおいて、電極保持部材１１の端部の接続部１１
ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタなどの温度検出
素子を貫通孔１２内に突出して予め配設するようにし、
かつ温度検出素子の出力リード線を図示しない制御装置
の導電率検出回路に形成された温度検出端子に接続する
ことにより、導電率検出回路を温度補償することが可能
となって、液体の電気伝導度（導電率）をさらに正確に
求めることができるようになる。

【００３０】３．単セルを用いて設置スペースが少ない
ところでも設置できる電気伝導度センサ この電気伝導度センサＢは、図３に示すように、Ｕ字状
の接続管２０により２つの単セル１０，１０を直列に接
続して構成されるものである。この場合、一方の単セル
１０の接続部１１ｂに接続管２０の一端部を接続し、他
方の単セル１０の接続部１１ａに接続管２０の他端部を
接続しているため、単セル１０，１０を２個接続しても
電気伝導度センサＢの長さは単セル１０の１個分の長さ
より若干長くなるだけであるため、設置スペースが少な
いところでも設置できるようになる。

【００３１】そして、この電気伝導度センサＢを構成す
る場合、まず、単セル１０のカバー部材１８の両端部に
配置された端子１８ａおよび１８ｃを使用して（即ち、
中央に配置された端子１８ｂを不使用とし）、２つの単
セル１０，１０の端子１８ａ同士および端子１８ｃ同士
をそれぞれリード線により接続する。なお、図３におい
ては、上部の単セル１０の電極１５（Ｘ）（あるいは電
極１５（Ｚ））と下部の単セル１０の端子１８ａ（ある
いは端子１８ｃ）が直接接続されているが、これは電極
１５（Ｘ）同士あるいは電極１５（Ｚ）同士が電気的に
接続されていることを示しているだけで、実際には、端
子１８ａ同士および端子１８ｃ同士が接続されている。

【００３２】ついで、端子１８ｃと図示しない制御装置
に配設された電源端子の一方極（図３においては＋極）
をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の
導電率検出回路に形成された一方の検出端子（図３にお
いては＋極）に接続する。また、端子１８ａと図示しな
い制御装置に配設された電源端子の他方極（図３におい
ては−極）をリード線で接続するとともに、図示しない
制御装置の導電率検出回路に形成された他方の検出端子
（図３においては−極）に接続する。これより、２つの
単セル１０，１０が直列に接続された電気伝導度センサ
Ｂとなる。

【００３３】ここで、図３の上部の単セル１０の接続部
１１ａに流入管を接続し、下部の単セル１０の接続部１
１ｂに流出管を接続して、流入管より液体を流入させる
ともに、各端子１８ａ，１８ｃに電源を印加することに
より、液体の抵抗に基づく電圧降下が上部の単セル１０
の電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｚ）との間、および下部
の単セル１０の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との間
に生じることとなる。この電圧降下が検出信号となって
制御装置の導電率検出回路に入力され、導電率検出回路
にて所定の演算処理がなされて、制御装置の表示部に液
体の電気伝導度（導電率）が表示されるようになる。

【００３４】この場合、電極１５（Ｘ）と電極１５
（Ｚ）との距離は２Ｌとなるので、上述の場合のように
単セル１０を単独で用いた場合の電極１５（Ｘ）と電極
１５（Ｙ）との距離Ｌの２倍（即ち、抵抗値も２倍）と
なって電圧降下も２倍となる。このため、単セル１０を
単独で用いた場合の２倍程度電気伝導度が高い（抵抗値
が小さい）液体であっても精度よく電気伝導度を計測す
ることが可能となる。そして、上部の単セル１０の電極
１５（Ｚ）と上部の単セル１０の電極１５（Ｘ）との
間、および上部の単セル１０の電極１５（Ｚ）を介して
接続された下部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と下部の
単セル１０の電極１５（Ｘ）との間にそれぞれ検出電流
が流れる３電極式であるので、Ｕ字状の接続管２０、流
入管および流出管から先の部分などにリーク電流を生じ
ることなく、精度よく電気伝導度を計測することが可能
となる。これにより、この電気伝導度センサＢを用いた
機器にも漏れ電流による悪影響を防止できるようにな
る。

【００３５】なおこの場合においても、電気伝導度セン
サＢの上部あるいは下部に配置された単セル１０，１０
のいずれか一方あるいは両方に、電極保持部材１１の端
部の接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタ
などの温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め配設
するようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を図示
しない制御装置の導電率検出回路に形成された温度検出
端子に接続することにより、導電率検出回路を温度補償
することが可能となって、液体の電気伝導度（導電率）
をさらに正確に求めることができるようになる。

【００３６】４．単セルを用いて設置スペースに応じて
変形させた電気伝導度センサ この電気伝導度センサＣは、図４に示すように、Ｌ字状
の接続管３０により２つの単セル１０，１０を直列に接
続して構成されるものである。この場合、一方の単セル
１０の接続部１１ｂに接続管３０の一端部を接続し、他
方の単セル１０の接続部１１ａに接続管３０の他端部を
接続しているため、設置スペースがＬ字状に変形した場
所であっても設置できるようになる。この電気伝導度セ
ンサＣにおいても、端子１８ａおよび１８ｃの接続は図
３の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【００３７】そして、この電気伝導度センサＣにおい
て、図４の下部の単セル１０の接続部１１ａに流入管を
接続し、上部の単セル１０の接続部１１ｂに流出管を接
続して、流入管より液体を流入させるともに、各端子１
８ａ，１８ｃに電源を印加することにより、液体の抵抗
に基づく電圧降下が下部の単セル１０の電極１５（Ｚ）
と電極１５（Ｘ）との間、および上部の単セル１０の電
極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との間に生じることとな
るが、単セル１０を単独で用いた場合の電極１５（Ｘ）
と電極１５（Ｙ）との距離Ｌの２倍（即ち、抵抗値も２
倍）となって電圧降下も２倍となる。

【００３８】このため、単セル１０を単独で用いた場合
の２倍程度電気伝導度が高い（抵抗値が小さい）液体で
あっても精度よく電気伝導度を計測することが可能とな
る。そして、下部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と下部
の単セル１０の電極１５（Ｘ）との間、および下部の単
セル１０の電極１５（Ｚ）を介して接続された上部の単
セル１０の電極１５（Ｚ）と上部の単セル１０の電極１
５（Ｘ）との間にそれぞれ検出電流が流れる３電極式で
あるので、Ｌ字状の接続管３０、流入管および流出管か
ら先の部分などにリーク電流を生じることなく、精度よ
く電気伝導度を計測することが可能となる。これによ
り、この電気伝導度センサＣを用いた機器にも漏れ電流
による悪影響を防止できるようになる。

【００３９】なおこの場合においても、電気伝導度セン
サＣの下部あるいは上部に配置された単セル１０，１０
のいずれか一方あるいは両方に、電極保持部材１１の端
部の接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタ
などの温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め配設
するようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を図示
しない制御装置の導電率検出回路に形成された温度検出
端子に接続することにより、導電率検出回路を温度補償
することが可能となって、液体の電気伝導度（導電率）
をさらに正確に求めることができるようになる。

【００４０】５．単セルを用いて電気伝導度がさらに大
きい液体の測定に適するように構成した電気伝導度セン
サ この電気伝導度センサＤは、図５に示すように、２つの
接続用直管４１，４２を用いて、３つの単セル１０，１
０，１０を直列に接続して構成されるものである。この
場合、図５の左方の単セル１０の接続部１１ｂに接続用
直管４１の一端部が接続され、中央の単セル１０の接続
部１１ａに接続用直管４１の他端部が接続され、中央の
単セル１０の接続部１１ｂに接続用直管４２の一端部が
接続され、右方の単セル１０の接続部１１ａに接続用直
管４２の他端部が接続されている。

【００４１】この電気伝導度センサＤを構成する場合、
まず、図５の左方および右方の単セル１０のカバー部材
１８の両端部に配置された端子１８ａおよび１８ｃを使
用して（即ち、中央に配置された端子１８ｂを不使用と
し）、中央の単セル１０の端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
を使用する。そして、左方の単セル１０の端子１８ｃと
中央の単セル１０の端子１８ａをリード線により接続し
てこれらを同電位にするとともに、中央の単セル１０の
端子１８ｃと右方の単セル１０の端子１８ａをリード線
により接続してこれらを同電位にする。また、左方の単
セル１０の端子１８ａと右方の単セル１０の端子１８ｃ
をリード線により接続してこれらを同電位にする。

【００４２】ついで、中央の単セル１０の端子１８ｂと
図示しない制御装置に配設された電源端子の一方極（図
５においては＋極）をリード線で接続するとともに、図
示しない制御装置の導電率検出回路に形成された一方の
検出端子（図５においては＋極）に接続する。また、右
方の単セル１０の端子１８ｃと図示しない制御装置に配
設された電源端子の他方極（図５においては−極）をリ
ード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電
率検出回路に形成された他方の検出端子（図５において
は−極）に接続する。これより、３つの単セル１０，１
０，１０が直列に接続された電気伝導度センサＤとな
る。

【００４３】ここで、図５の左方の単セル１０の接続部
１１ａに流入管を接続し、右方の単セル１０の接続部１
１ｂに流出管を接続して、流入管より液体を流入させる
ともに、中央の単セル１０の端子１８ｂと右方の単セル
の端子１８ｃに電源を印加することにより、液体の抵抗
に基づく電圧降下が、中央の単セル１０の電極１５
（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および左方の単セル１０
の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との間に生じるとと
もに、中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５
（Ｚ）との間および右方の単セル１０の電極１５（Ｘ）
と電極１５（Ｚ）との間に生じることとなる。この電圧
降下が検出信号となって制御装置の導電率検出回路に入
力され、導電率検出回路にて所定の演算処理がなされ
て、制御装置の表示部に液体の電気伝導度（導電率）が
表示されるようになる。

【００４４】この場合、中央の単セル１０の電極１５
（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および左方の単セル１０
の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との距離、あるいは
中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）と
の間および右方の単セル１０の電極１５（Ｘ）と電極１
５（Ｚ）との距離は３Ｌとなるので、上述の場合のよう
に単セル１０を単独で用いた場合の電極１５（Ｘ）と電
極１５（Ｙ）との距離Ｌの３倍（即ち、抵抗値も３倍）
となって電圧降下も３倍となる。このため、電気伝導度
がさらに高い（抵抗値がさらに小さい）液体であっても
精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。そし
て、中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５
（Ｘ）との間、左方の単セル１０の電極１５（Ｚ）と電
極１５（Ｘ）との間、および中央の単セル１０の電極１
５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間、右方の単セル１０の
電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｚ）との間にそれぞれ検出
電流が流れる３電極式であるので、接続用直管４１，４
２、流入管および流出管から先の部分などにリーク電流
を生じることなく、精度よく電気伝導度を計測すること
が可能となる。これにより、この電気伝導度センサＤを
用いた機器にも漏れ電流による悪影響を防止できるよう
になる。

【００４５】この場合においても、電気伝導度センサＤ
の左右あるいは中央に配置された単セル１０，１０，１
０のいずれか１つあるいはすべてに、電極保持部材１１
の端部の接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミ
スタなどの温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め
配設するようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を
図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された温度
検出端子に接続することにより、導電率検出回路を温度
補償することが可能となって、液体の電気伝導度（導電
率）をさらに正確に求めることができるようになる。な
お、単セル１０の直列接続は３個に限らず、４個、５個
等の複数個を上述と同様に接続すれば、電圧降下も４
倍、５倍と接続個数に応じて増加するため、さらに電気
伝導度が高い（抵抗値が小さい）液体の電気伝導度を精
度よく計測することが可能となる。

【００４６】６．単セルを用いて電気伝導度がさらに小
さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度セン
サ この電気伝導度センサＥは、図６に示すように、二股に
分岐した接続用分岐管５１，５２を２個用いて、２つの
単セル１０，１０を並列に接続して構成されるものであ
る。この場合、２つの単セル１０，１０の接続部１１
ａ，１１ａを分岐管５１の分岐部にそれぞれ接続し、２
つの単セル１０，１０の接続部１１ｂ，１１ｂを分岐管
５２の分岐部にそれぞれ接続するようにしている。

【００４７】そして、この電気伝導度センサＥを構成す
る場合、まず、各単セル１０，１０の端子１８ａ同士、
端子１８ｂ同士および端子１８ｃ同士をそれぞれリード
線により接続する。なお、図６においては、上部の単セ
ル１０の電極１５（Ｘ）と下部の単セル１０の端子１８
ａ、上部の単セル１０の電極１５（Ｙ）と下部の単セル
１０の端子１８ｂ、および上部の単セル１０の電極１５
（Ｚ）と下部の単セル１０の端子１８ｃが直接接続され
ているが、これは電極１５（Ｘ）同士、電極１５（Ｙ）
同士あるいは電極１５（Ｚ）同士が電気的に接続されて
いることを示しているだけで、実際には、端子１８ａ同
士、端子１８ｂ同士および端子１８ｃ同士が接続されて
いる。

【００４８】ついで、図６の上部の単セル１０の各端子
１８ａと１８ｃとをリード線で接続して、これらの両端
子１８ａと１８ｃとの間を同電位とした後、上部の単セ
ル１０の端子１８ｃと図示しない制御装置に配設された
電源端子の一方極（図６においては−極）をリード線で
接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回
路に形成された一方の検出端子（図６においては−極）
に接続する。また、上部の単セル１０の端子１８ｂと図
示しない制御装置に配設された電源端子の他方極（図６
においては＋極）をリード線で接続するとともに、図示
しない制御装置の導電率検出回路に形成された他方の検
出端子（図６においては＋極）に接続する。これより、
２つの単セル１０，１０が並列に接続された電気伝導度
センサＥとなる。

【００４９】ここで、図６の接続用分岐管５１に流入管
を接続し、接続用分岐管５２に流出管を接続して、流入
管より液体を流入させるともに、図６の上部の単セル１
０の各端子１８ｂ，１８ｃ間に電源を印加することによ
り、液体の抵抗に基づく電圧降下が各単セル１０，１０
の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間およ電極１５
（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間に生じることとなる。こ
の電圧降下が検出信号となって制御装置の導電率検出回
路に入力され、導電率検出回路にて所定の演算処理がな
されて、制御装置の表示部に液体の電気伝導度（導電
率）が表示されるようになる。

【００５０】この場合、上部の単セル１０と下部の単セ
ル１０とは並列に接続されているため、電極１５（Ｙ）
と電極１５（Ｘ）との間および電極１５（Ｙ）と電極１
５（Ｚ）との間に流れる電流は、上述の場合のように単
セル１０を単独で用いた場合の１／２になるため、電極
１５（Ｘ）と電極１５（Ｙ）との間の電圧降下は１／２
倍となる。このため、単セル１０を単独で用いた場合の
１／２倍程度電気伝導度が低い（抵抗値が大きい）液体
であっても精度よく電気伝導度を計測することが可能と
なる。そして、上部および下部の各単セル１０の電極１
５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および電極１５（Ｙ）
と電極１５（Ｚ）との間にそれぞれ検出電流が流れる３
電極式であるので、接続用分岐管５１，５２、流入管お
よび流出管から先の部分などにリーク電流を生じること
なく、精度よく電気伝導度を計測することが可能とな
る。これにより、この電気伝導度センサＥを用いた機器
にも漏れ電流による悪影響を防止できるようになる。

【００５１】この場合においても、電気伝導度センサＥ
の上部あるいは下部に配置された単セル１０，１０のい
ずれか一方あるいは両方に、電極保持部材１１の端部の
接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタなど
の温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め配設する
ようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を図示しな
い制御装置の導電率検出回路に形成された温度検出端子
に接続することにより、導電率検出回路を温度補償する
ことが可能となって、液体の電気伝導度（導電率）をさ
らに正確に求めることができるようになる。

【００５２】なお、図７に示す電気伝導度センサＦは、
ｎ個に分岐した接続用分岐管６１，６２を２個用いて、
ｎ個の単セル１０，１０，１０・・・を並列に接続して
構成されるものであって、ｎ個の単セル１０，１０，１
０・・・の接続部１１ａ，１１ａ，１１ａ・・・を分岐
管６１の分岐部にそれぞれ接続し、ｎ個の単セル１０，
１０，１０・・・の接続部１１ｂ，１１ｂ，１１ｂ・・
・を分岐管６２の分岐部にそれぞれ接続するようにして
電気伝導度センサＦを構成している。そして、この電気
伝導度センサＦにあって、各単セル１０，１０，１０・
・・の端子１８ａ，１８ａ，１８ａ・・・同士、端子１
８ｂ，１８ｂ，１８ｂ・・・同士および端子１８ｃ，１
８ｃ，１８ｃ・・・同士をそれぞれリード線により接続
して、上、下に配置された各単セル１０，１０，１０・
・・はｎ個が並列に接続されている。

【００５３】ついで、図７の最上部の単セル１０の端子
１８ａと１８ｃをリード線で接続して、これらの両端子
１８ａと１８ｃとの間を同電位とした後、最上部の単セ
ル１０の端子１８ｃと図示しない制御装置に配設された
電源端子の一方極（図７においては−極）をリード線で
接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回
路に形成された一方の検出端子（図７においては−極）
に接続する。また、最上部の単セル１０の端子１８ｂと
図示しない制御装置に配設された電源端子の他方極（図
７においては＋極）をリード線で接続するとともに、図
示しない制御装置の導電率検出回路に形成された他方の
検出端子（図７においては＋極）に接続する。これよ
り、ｎ個の単セル１０，１０，１０・・・が並列に接続
された電気伝導度センサＦとなる。

【００５４】この場合、電極１５（Ｙ）と電極１５
（Ｘ）との間および電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）と
の間に流れる電流は、単セル１０を単独で用いた場合の
１／ｎになるため、電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｙ）と
の間の電圧降下は１／ｎ倍となる。これにより、単セル
１０を単独で用いた場合の１／ｎ倍程度電気伝導度が低
い（抵抗値が大きい）液体であっても精度よく電気伝導
度を計測することが可能となる。そして、各単セル１
０，１０，１０・・・の電極１５（Ｙ）と電極１５
（Ｘ）との間および電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）と
の間にそれぞれ検出電流が流れる３電極式であるので、
接続用分岐管６１，６２、流入管および流出管から先の
部分などにリーク電流を生じることなく、精度よく電気
伝導度を計測することが可能となる。これにより、この
電気伝導度センサＦを用いた機器にも漏れ電流による悪
影響を防止できるようになる。

【００５５】上述したように、本発明においては、高価
な成形型を１種類だけ作製して、この成形型により作製
された１種類の電極保持部材１１を用いてセル定数が小
さい単セル１０を作製する。ついで、これらの単セル１
０を直列あるいは並列に接続し、かつ単セル１０に配設
された３つの電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）
にそれぞれ接続された端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの少
なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電
接続するようにしている。このため、電気伝導度が高い
（抵抗率が小さい）液体であっても、電気伝導度が低い
（抵抗率が大きい）液体であっても、精度よく電気伝導
度を測定できるようになる。

【００５６】そして、セル定数が小さい単セル１０を用
いて、これらを液体の流路が連通するように直列に接続
するとともに、各単セルにそれぞれ配設された３つの電
極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）にそれぞれ接続
された端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの少なくとも２つを
用いて３電極式センサとなるように導電接続すると、導
電接続された電極と対極との間に存在する液体の抵抗が
大きくなって、この液体の抵抗に基づく電圧降下が単セ
ル１０を単独で用いた場合よりも増大する。これによ
り、電気伝導度が高い（抵抗率が小さい）液体であって
も、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。

【００５７】また、セル定数が小さい単セル１０を液体
の流路が連通するように並列に接続するとともに、各単
セル１０にそれぞれ配設された３つの電極１５（Ｘ），
１５（Ｙ），１５（Ｚ）にそれぞれ接続された端子１８
ａ，１８ｂ，１８ｃの少なくとも２つを用いて３電極式
センサとなるように導電接続すると、導電接続された電
極と対極との間に存在する液体に流れる電流が減少し
て、この液体の抵抗に基づく電圧降下が単セルを単独で
用いた場合よりも小さくなる。これにより、電気伝導度
が低い（抵抗率が大きい）液体であっても、精度よく電
気伝導度を測定できるようになる。そして、導電接続さ
れた電極と対極との間に存在する液体中にのみ電流が流
れるので、リーク電流を生じることなく、精度よく電気
伝導度を測定できるようになる。これにより、流入管お
よび流出管を通して漏れ電流が流れなくなるので、この
センサを用いた機器に漏れ電流による悪影響を生じさせ
ることなく、精度よく電気伝導度を測定できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 単セルを模式的に示す断面図である。

【図２】 図１の単セルを単独で用いて電気伝導度が小
さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度セン
サを模式的に示す断面図である。

【図３】 図１の単セルを用いて電気伝導度が大きい液
体の測定に適するとともに設置スペースが少ないところ
でも設置できるように構成した電気伝導度センサを模式
的に示す断面図である。

【図４】 図１の単セルを用いて電気伝導度が大きい液
体の測定に適するとともに設置スペースに応じて変形さ
せるように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断
面図である。

【図５】 図１の単セルを用いて図３及び図４よりもさ
らに電気伝導度が大きい液体の測定に適するように構成
した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。

【図６】 図１の単セルを用いて電気伝導度が小さい液
体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模
式的に示す断面図である。

【図７】 図６の電気伝導度センサよりもさらに電気伝
導度が小さい液体の測定に適するように構成した電気伝
導度センサを模式的に示す断面図である。

【図８】 従来の電気伝導度センサの一例を模式的に示
す断面図である。

【符号の説明】

１０…単セル、１１ 電極保持部材、１１ａ，１１ｂ…
接続部、１２…貫通孔、１３…電極保持孔、１３ａ…位
置決め孔、１５（Ｘ）（Ｙ）（Ｚ）…電極、１５ａ…本
体部、１５ｂ…横孔、１５ｃ…ねじ部、１５ｄ…位置決
め突起部、１６，１７…Ｏリング、１８…カバー部材、
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…端子、２０…接続管、３０…
接続管、４１，４２…接続用直管、５１，５２…接続用
分岐管、６１，６２…接続用分岐管、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ．Ｆ…電気伝導度センサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体の流路の断面積に対する電極間の距
   離の割合（セル定数）が小さい単セルを備えた電気伝導
   度センサの製造方法であって、 軸方向中心部に液体の流路を有する電極保持体に所定の
   間隔を隔てて表面が前記液体に接するように３つの電極
   を配設して単セルとする単セル作製工程と、 前記単セルを１つ以上用いて前記液体の流路が連通する
   ように該液体の流路に対して直列あるいは並列に接続す
   る単セル接続工程と、 前記直列あるいは並列に接続された各単セルにそれぞれ
   配設された前記３つの電極の少なくとも２つを用いて３
   電極式センサとなるように導電接続する導電接続工程と
   を備えたことを特徴とする電気伝導度センサの製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記各単セルを接続管により接続するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１に記載の電気伝導度
   センサの製造方法。
3. 【請求項３】 前記接続管は直管、Ｕ字状管あるいはＬ
   字状管であって、これらの接続管により前記各単セルを
   液体の流路に対して直列に接続するようにしたことを特
   徴とする請求項２に記載の電気伝導度センサの製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記接続管は分岐管であって、該分岐管
   により前記各単セルを液体の流路に対して並列に接続す
   るようにしたことを特徴とする請求項２に記載の電気伝
   導度センサの製造方法。
5. 【請求項５】 液体の流路の断面積に対する電極間の距
   離の割合（セル定数）が小さい単セルを備えた電気伝導
   度センサであって、 軸方向中心部に液体の流路を有する電極保持体に所定の
   間隔を隔てて表面が前記液体に接するように３つの電極
   が配設された単セルを備え、 前記単セルの１つ以上が連通して前記液体の流路に対し
   て直列あるいは並列に接続されているとともに、 前記直列あるいは並列に接続された各単セルにそれぞれ
   配設された前記３つの電極の少なくとも２つにより３電
   極式センサとなるように導電接続されていることを特徴
   とする電気伝導度センサ。
6. 【請求項６】 前記各単セルは接続管により接続されて
   いることを特徴とする請求項５に記載の電気伝導度セン
   サ。
7. 【請求項７】 前記接続管は直管、Ｕ字状管あるいはＬ
   字状管であって、これらの接続管により前記各単セルが
   液体の流路に対して直列に接続されていることを特徴と
   する請求項６に記載の電気伝導度センサ。
8. 【請求項８】 前記接続管は分岐管であって、該分岐管
   により前記各単セルが液体の流路に対して並列に接続さ
   れていることを特徴とする請求項６に記載の電気伝導度
   センサ。