JP2004219326A

JP2004219326A - 電気伝導率測定用セルおよび電気伝導率測定方法

Info

Publication number: JP2004219326A
Application number: JP2003008643A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sakai; 宏行坂井
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】塩等の電解質を含有する水溶液の電気伝導率を測定するためのセルであって、該セルを、僅かな液体試料でも測定できるようにする。
【解決手段】セルを、ポリカルボネート樹脂材等の絶縁性素材で形成された基板１と、該基板１の測定面１ｂに１８０度位置ずれした状態で取り付けた導電性の線材からなる一対の電極体２および３とで面一状に構成し、測定面１ｂを液体試料に当てることで押し広げるようにして、僅かな液体試料でも電気伝導率が測定できるようにする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質を含有する水溶液や懸濁液等の液体の電気伝導率を測定するためのセルの技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来技術】
今日、塩等の電解質を含有する水溶液や懸濁液の電気伝導率を測定することは、電気化学的見地からも重要視されている。そのため、所定間隔を存して離間する一対の電極体を被測定用の液体試料に浸漬させ、両電極体に電流（一般には水の電気分解を回避するため交流や矩形の電流）を流し、その抵抗、つまり電気伝導率を測定するようにしている。ところが前記従来のセルは、筒状をしたセル枠に棒状あるいは長尺板形状をした一対の電極体を間隙を存して配設したもの（特許文献１参照）や、シリンダー体に前記と同様、一対の電極体を先端が突出するようにして配設したもの（特許文献２参照）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−１０７５２１号公報
【特許文献２】
特許第２６５６９２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが前記従来のものは、何れも一対の電極体を液体試料中に十分浸漬した状態で測定しなければならないものであるため、液体試料が僅かしかなく、電極体を浸漬することができないか、浸漬できても僅かしか浸漬できないような場合には測定することができないという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、電気伝導率測定用セルであって、該セルは、測定面が面状となった基板と、露出面を有するよう前記基板の測定面に所定距離を存して線状に配した一対の導電体で構成される電極体とからなることを特徴とする電気伝導率測定用セルである。そしてこのように構成することにより、液体試料が僅かであっても、該液体試料を基板測定面で広く展開して電気伝導率を測定することができる。
請求項２の発明は、請求項１において、測定面は平面であり、電極体は線材を渦巻状に配線して構成されることを特徴とすることができる。
請求項３の発明は、請求項１において、測定面は三次元の面であり、電極体は線材を螺旋状に配線して構成されることを特徴とすることができる。
請求項４の発明は、請求項３において、基板は筒体からなり、電極体は、筒体の内外周面を測定面として配線されることを特徴とすることができる。
請求項５の発明は、請求項１、２、３または４において、隣接する電極体同士が等間隔となっていることを特徴とすることができる。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５において、電極体の露出面は基板測定面と面一状になっていることを特徴とすることができる。
請求項７の発明は、請求項１、２、３、４または５において、電極体の露出面は基板測定面から突出していることを特徴とすることができる。
請求項８の発明は、請求項１、２、３、４または５において、電極体の露出面は基板測定面に対して没入していることを特徴とすることができる。
請求項９の発明は、請求項２、３、４、５、６、７または８において、電極体は、互いに１８０度位置ずれした状態で渦巻状または螺旋状になっていることを特徴とすることができる。
請求項１０の発明は、微量液体の電気伝導率測定方法であって、該測定方法は、電極体となる一対の導電体が面状の測定面に対して露出する状態で面一状に配線された測定用セルの前記測定面を微量液体に接触させ、該微量液体を測定面に沿って平面状に展開させた後、該微量液体の電気伝導率を測定するようにしたことを特徴とする電気伝導率測定方法である。
請求項１１の発明は、微量液体の電気伝導率測定用セルであって、該測定用セルは、測定面が面状となった基板と、露出面を有するよう前記測定面に所定距離を存して線状に配した一対の導電体で構成される電極体とからなり、前記測定面は、微量液体を測定面に沿って展開するものであることを特徴とする電気伝導率測定セルである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、図面の記載に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図面において、１は透明なポリカルボネート樹脂等の絶縁性素材を用いて構成した円板状の基板であって、該基板１の中央には貫通孔１ａが穿設（この貫通孔は必ずしも必要ない）され、基盤１の一側面である平板状の測定面１ｂには、所定の間隔（径方向に等間隔）を存して一対の線状をした電極体２および３が渦巻状に取り付けられている。ここで、電極体２および３の素材としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）等、通常知られた導電体を用いることができる。電極体２および３の基板１への取り付けは、接着、蒸着、融着、エッチング等、通常知られた取り付け手法を採用できるが、本実施の形態では基板１に半円弧状の取り付け溝１ｃを渦巻状に形成し、該取り付け溝１ｃにエポキシ系接着剤等の非水溶性接着剤を介して電極体２および３を埋め込み、ついで電極体２および３の取り付け溝１ｃから突出する部分を研磨する等して電極体２および３の基板１からの露出面が基板面（測定面１ｂ）と面一状（同一面状）になるように構成されている。
【０００７】
前記電極体２および３は同じ長さになることが好ましく、そのため、１８０度位置ずれ（位相ずれ）した状態の渦巻となっている。さらに基板１には、電極体２および３の端部、本実施の形態では中心側端部に位置してリード線用貫通孔１ｄおよび１ｅが穿設され、該貫通孔１ｄおよび１ｅを挿入せしめたリード線４および５が電極体２および３に半田付け、銀ロウ付け等の適宜の接続手段を用いて電気的に接続されている。尚、本実施の形態ではリード線用貫通孔１ｄおよび１ｅは、遊嵌状に挿入したリード線４および５の先端部を電極体２および３にそれぞれ接続後、適宜の樹脂性接着剤を充填して封止固定してある。そしてこのリード線４および５の他端は、電気伝導率を測定するための測定器本体６に接続されている。因みに、本実施の形態において、基板１は直径５０ｍｍ（ミリメートル）、電極体２および３は直径１ｍｍ、長さ１４０ｍｍの白金線からなり、これを渦巻状に３回巻きして形成したもののセル定数は０．６１５７ｃｍ^−１（センチメートルのマイナス１乗）であった。このセルは、測定面１ｂを微量液体６に対して上から載せるようにして接触させることで、該微量液体６を測定面１ｂに沿って二次元方向に展開することができ、この展開状態で電気伝導率の測定をすると、１／１００ｍＬ（ミリリットル）、１／１０００ｍＬオーダーという従来のセルでは測定することができなかった微量液体の電気伝導率を測定することができた。
【０００８】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、前記セルを用いて液体試料の電気伝導率を測定するには、基板１の電極体２および３が取り付けられた測定面１ｂ全体を被測定液体に接触させて測定すればよい。そして被測定液体６が僅量しかない場合に、図４に示すように、基板１を液体６に被せるように上から静かに押し当てると、液体試料は測定面１ｂによって薄く押し広げられて測定面１ｂ全体に展開した状態で電極体２および３に接触し、これによって僅かな液体（微量液体）試料であってもその電気伝導率を容易に測定することができる。
【０００９】
しかもこのものでは、隣接する電極体２および３同士が径方向に等間隔となって並列しているから、プラスまたはマイナスの電極体２または３が径方向に交互に存在することになって電気伝導率の効率のよい測定ができる。また、電極体２および３の表面が平板状の基板測定面１ｂと面一状になっているから、基板１を液体試料に載せたときの液体試料の広がりが均一となってより僅かな液体量での電気伝導率の測定が可能となる。さらにまた、電極体２および３は、１８０度位置ずれした状態で配線されているので、同じ形状で同じ長さの渦巻形状にすることができる。
【００１０】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものでないことは勿論であって、基板の大きさ、形状等は任意に設定でき、また電極体の長さ、太さ、基板からの露出面積、電極体間の距離等も任意に設定することができる。また、電極体は、基板の測定面に所定距離を存して線状に配したものであればよく、これが渦巻である場合、四角形状（図５（Ａ）の第二の実施の形態参照）、六角形状、楕円形状、長円形状、ジグザグ形状（図５（Ｂ）の第三の実施の形態参照（この図面では電極体２および３を太線で描いている））等、適宜の形状の線状配線にすることができる。この場合に、例えば図５（Ａ）の四角形状としたものについてコーナー部をみたときに、隣接する電極体間の間隙を同じにしようとすると外側の電極体になるほど円弧状になってくるが、これに限定されず、中心側から外側まで同じ角度で折曲（あるいは湾曲）させたものとしても実施することができる。
【００１１】
また、前記第一の実施の形態では、電極体の露出面は基板測定面１ｂと面一状になるように設定したが、図６（Ａ）に示す第四の実施の形態のように、線状をした電極体２および３の露出面が基板測定面１ｂから突出するように設定してもよく、また図６（Ｂ）に示す第五の実施の形態のように、線状をした電極体２および３の露出面が基板測定面１ｂから没入するように設定しても勿論よい。そして、前者の場合にはより広い露出面を確保できるという利点があり、また後者の場合には、露出面の保護が図れるという利点がある。さらに、電極体２（または３）のリード線４（または５）との接続位置は、中心部端に限定されるものでなく、外端部（図６（Ｂ）参照）や中間部等、必要において適宜の位置で接続することができる。
【００１２】
さらにまた、基板としては、前記各実施の形態のように平面板形状ではなく、図７（図７において、（Ａ）および（Ｂ）では電極体を太線として描き、（Ｃ）〜（Ｅ）では電極体を省略してある）に示すさらに他の実施の形態のように測定面１ｂが、部分球面形状や円錐台形状のように中心部側が外周面となって膨出した面形状（図７（Ａ）および（Ｂ）参照）、その逆に内周面となって没入した面形状（図６（Ｃ）参照）とすることができ、さらには円筒、円錐筒等の筒体（図７（Ｄ）および（Ｅ）参照）であっても良く、これらのようにしたものでは、電極体は高さ（厚み）方向の広がりを得られることになって三次元の配線構造、つまり螺旋状に配線されることになり、これらの基板１の形状は、被測定液体が存在する環境に応じて適宜の形状にすることができる。そして測定面１ｂが前記没入した内周面に形成されるものである場合、測定面１ｂ内に空気が溜まる惧れがあり、そこで中心部等、適宜位置に前記第一の実施の形態のように空気抜き用の貫通孔１ａを穿設することが好ましい。また、筒体の場合には内外両周面を測定面１ｂとすることができ、このようにすることで、より長い電極体にできることになって電極体の集約的な配線が図れ、測定精度の向上が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気伝導率測定器の概略図である。
【図２】第一の実施の形態の電気伝導率測定用セルの正面図である。
【図３】同電気伝導率測定用セルの要部断面側面図である。
【図４】微量液体を測定する状態を示す作用説明図である。
【図５】（Ａ）は第二の実施の形態、（Ｂ）は第三の実施の形態（電極体を太線で描いている）をそれぞれ示す電気伝導率測定用セルの正面図である。
【図６】（Ａ）は第四の実施の形態、（Ｂ）は第五の実施の形態をそれぞれ示す電気伝導率測定用セルの要部断面側面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｅ）はさらに基板形状について第六〜第十の実施の形態をそれぞれ示す概略斜視図である（ここにおいて（Ａ）および（Ｂ）では電極体を太線で描き、（Ｃ）〜（Ｅ）では電極体を省略し、さらに（Ｃ）のものは一部を切り欠いている）。
【符号の説明】
１基板
２および３電極体
４および５リード線

Claims

電気伝導率測定用セルであって、該セルは、測定面が面状となった基板と、露出面を有するよう前記基板の測定面に所定距離を存して線状に配した一対の導電体で構成される電極体とからなることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
請求項１において、測定面は平面であり、電極体は線材を渦巻状に配線して構成されることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
請求項１において、測定面は三次元の面であり、電極体は線材を螺旋状に配線して構成されることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
請求項３において、基板は筒体からなり、電極体は、筒体の内外周面を測定面として配線されることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
請求項１、２、３または４において、隣接する電極体同士が等間隔となっていることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
請求項１、２、３、４または５において、電極体の露出面は基板測定面と面一状になっていることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
請求項１、２、３、４または５において、電極体の露出面は基板測定面から突出していることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
請求項１、２、３、４または５において、電極体の露出面は基板測定面に対して没入していることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
請求項２、３、４、５、６、７または８において、電極体は、互いに１８０度位置ずれした状態で渦巻状または螺旋状になっていることを特徴とする電気伝導率測定用セル。
微量液体の電気伝導率測定方法であって、該測定方法は、電極体となる一対の導電体が面状の測定面に対して露出する状態で面一状に配線された測定用セルの前記測定面を微量液体に接触させ、該微量液体を測定面に沿って平面状に展開させた後、該微量液体の電気伝導率を測定するようにしたことを特徴とする電気伝導率測定方法。
微量液体の電気伝導率測定用セルであって、該測定用セルは、測定面が面状となった基板と、露出面を有するよう前記測定面に所定距離を存して線状に配した一対の導電体で構成される電極体とからなり、前記測定面は、微量液体を測定面に沿って展開するものであることを特徴とする電気伝導率測定セル。