JP2007171119A - Sensor for detecting concentration of aqueous ozone solution - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オゾン水中のオゾン濃度を検出するオゾン水濃度検出センサに関する。 The present invention relates to an ozone water concentration detection sensor that detects an ozone concentration in ozone water.
オゾン水は、その殺菌性や脱臭性、さらに細胞に与える活性などの多くの分野における寄与が認められ、さらに気体オゾンは呼吸器への影響がないことから、産業用を初め医療や介護などの分野で広く利用されている。しかしながら、オゾン水の濃度は短時間で減衰することから、使用する現場においての濃度の指示と確認が強く要求されている。従来、オゾン水の濃度検量法としては、ヨウ化カリウム等の検定薬の色変化を見る滴定法が主流であったが、薬品や精密なピペットを必要とし、実験室では利用することができるが、一般のオゾン水利用現場では煩雑で実用することができなかった。そのため、オゾン水の紫外線吸収率を調べるUV法や、オゾン透過メンブレンを使用したポーラログラフ方式等も利用されているが、いずれも一長一短があり、簡単に瞬時にオゾン濃度を知ることは困難とされていた。
そこで、発明者等は簡単にオゾン水濃度を電気信号に変換する電極法を考案し、実用化されている。この電極法は、流動しているオゾン水流中に、第一電極と第二電極とを浸し、第一電極を金属銀又は塩化銀によって被覆された金属銀によって構成し、第二電極を、表面にオゾン酸化膜を形成したニッケル・クロム合金によって構成し、第一電極と第二電極との間に発生するオゾン水濃度変化に追従する電圧変化を検知している(例えば、特許文献1参照)。
Therefore, the inventors have devised an electrode method for easily converting the ozone water concentration into an electric signal and put it into practical use. In this electrode method, a first electrode and a second electrode are immersed in a flowing ozone water stream, the first electrode is composed of metallic silver coated with metallic silver or silver chloride, and the second electrode is formed on the surface. A voltage change following a change in the concentration of ozone water generated between the first electrode and the second electrode is detected (see, for example, Patent Document 1). .
しかしながら、上記電極法では、流速をもつオゾン水中に電極を浸し、電極と流れるオゾン水流との相対速度が適当でないと、正確なオゾン水濃度を検出することは困難であり、静止した容器中のオゾン水のオゾン濃度の測定や、流速の変化するオゾン水のオゾン濃度を測定することができなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、静止したオゾン水中や流速の変化するオゾン水中でも、オゾン濃度の変化に迅速に追従して、信頼性の高いオゾン水濃度検出センサを提供することを目的としている。
However, in the above electrode method, if the electrode is immersed in ozone water having a flow velocity and the relative velocity between the electrode and the flowing ozone water flow is not appropriate, it is difficult to detect an accurate ozone water concentration. It was not possible to measure the ozone concentration of ozone water or the ozone concentration of ozone water with varying flow rates.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a highly reliable ozone water concentration detection sensor that quickly follows changes in ozone concentration even in stationary ozone water or ozone water whose flow rate changes. The purpose is that.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、例えば、図1に示すように、
片状体2と、
前記片状体の下部に設けられた検出電極3及び比較電極4と、
前記片状体の下部を可動自在となるように前記片状体の上部で支持する軸受け(例えば、ピボット5)と、
前記片状体に設けられて、片状体を振動させる振動子6とを備え、
前記検出電極及び比較電極をオゾン水に浸すことによって発生する起電力からオゾン水のオゾン濃度に比例した電気信号を得ることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
A
A bearing (for example, pivot 5) that supports the lower part of the piece to be movable at the upper part of the piece,
A
An electrical signal proportional to the ozone concentration of ozone water is obtained from an electromotive force generated by immersing the detection electrode and the comparison electrode in ozone water.
請求項1の発明によれば、振動子によって片状体を一定の振動数で振動させることにより、オゾン水中に浸した検出電極及び比較電極が定常的に変位振動し、オゾン水と電極間に連続した変位接触を起こすことができる。そのため、従来に比して安定した電気信号を取り出すことができ、静止したオゾン水中や流速の変化するオゾン水中でもオゾン濃度の変化に迅速に追従して、オゾン濃度を極めて正確に測定することができる。 According to the first aspect of the present invention, the detection electrode and the reference electrode immersed in the ozone water are constantly displaced and vibrated by vibrating the piece-like body at a constant frequency by the vibrator, and the ozone water and the electrode are oscillated. Continuous displacement contact can occur. Therefore, it is possible to take out a more stable electric signal than before, and to follow the change of the ozone concentration quickly and measure the ozone concentration very accurately even in the stationary ozone water or the ozone water whose flow rate changes. it can.
請求項2の発明は、例えば、図1に示すように、請求項1に記載のオゾン水濃度検出センサ100において、
前記片状体がセラミック製であることを特徴とする。
The invention of
The piece-like body is made of ceramic.
請求項2の発明によれば、片状体がセラミック製であるので、金属を使用する場合に比して耐オゾン性に優れ、オゾンによる酸化を防ぐことができる。また、弾性にも富み、振動子による振動が容易に伝達され、センサとしての性能向上を図ることができる。
According to the invention of
請求項3の発明は、例えば、図1に示すように、請求項1又は2に記載のオゾン水濃度検出センサにおいて、
前記片状体の厚さが0.5〜1.0mmであることを特徴とする。
The invention of
The thickness of the piece is 0.5 to 1.0 mm.
請求項3の発明によれば、片状体の厚さが05〜1.0mmと薄いので、弾性に富み、振動子による振動が容易に伝達され、センサとしての性能向上につながる。
According to invention of
請求項4の発明は、例えば、図3に示すように、請求項1〜3のいずれか一項に記載のオゾン水濃度検出センサ100Bにおいて、
前記片状体に、オゾン水のオゾン濃度により発生した電気信号を補正する補正電極13Bが設けられていることを特徴とする。
As for invention of Claim 4, as shown in FIG. 3, in the ozone water
The piece-like body is provided with a
請求項4の発明によれば、片状体に補正電極が設けられているので、補正電極によってオゾン濃度により発生した電気信号が補正されて、より高性能なオゾン水濃度検出センサとすることができる。 According to the invention of claim 4, since the correction electrode is provided on the piece-like body, the electric signal generated by the ozone concentration is corrected by the correction electrode, and a higher-performance ozone water concentration detection sensor can be obtained. it can.
請求項5の発明は、例えば、図1に示すように、請求項1〜4のいずれか一項に記載のオゾン水濃度検出センサにおいて、
前記検出電極が金又は白金を被覆した金属であり、
前記比較電極が銀の表面に塩化銀を被覆した金属であることを特徴とする。
As for invention of
The detection electrode is a metal coated with gold or platinum;
The reference electrode is a metal having a silver surface coated with silver chloride.
請求項5の発明によれば、検出電極が金又は白金を被覆した金属で、比較電極が銀の表面に塩化銀を被覆した金属であるので、オゾン水のオゾン濃度の変化に迅速に追従することができ、信頼性の高いオゾン水濃度検出センサとすることができる。
According to the invention of
本発明によれば、片状体に振動子が設けられているので、振動子によって片状体を振動させることにより、オゾン水と電極間に連続した変位接触を起こすことができ、静止したオゾン水中や流速の変化するオゾン水中でも安定して電気信号を得ることができ、オゾン水濃度の変化に迅速に追従でき、極めて正確で信頼性の高いオゾン水濃度検出センサとすることができる。 According to the present invention, since the vibrator is provided on the piece-like body, continuous displacement contact between the ozone water and the electrode can be caused by vibrating the piece-like body by the vibrator. An electric signal can be stably obtained even in water or in ozone water whose flow rate changes, and a change in the ozone water concentration can be followed quickly, and an ozone water concentration detection sensor that is extremely accurate and reliable can be obtained.
以下、本発明の第一〜第三の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[第一の実施の形態]
図1(a)は、本発明の第一の実施の形態におけるオゾン水濃度検出センサ100を模式的に示した側面図、(b)は、(a)におけるオゾン水濃度検出センサ100の要部を示した正面図である。
オゾン水濃度検出センサ100は、水槽1内に満たされたオゾン水のオゾン濃度を検出するセンサであって、セラミック製の短冊状に形成された片状体2と、片状体2の下端部に互いに平行となるように設けられ、オゾン水に浸される検出電極3及び電位測定の基準となる比較電極4と、片状体2の上端部を支持し、片状体2の下端部を可動自在とする軸受けと、片状体2の上端部に設けられて片状体2を振動させる振動子6とを備えている。
Hereinafter, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1A is a side view schematically showing an ozone water
The ozone water
片状体2の材質としては、アルミナセラミックが好ましく、厚みが0.5〜1.0mmであることが好ましい。このように片状体2を薄く形成することにより、後述の振動子6による振動の伝達が良好となる。また、片状体2の上端部には、後述のピボット5の先端51が挿入される挿入穴21が厚み方向に貫通して形成されている。
As a material of the piece-
検出電極3としては、例えば、オゾン濃度の変化に迅速に追従することのできる白金や金、表面にオゾン酸化膜を形成したニッケル・クロム合金、また、パラジウム(例えば0.5%以上5%以下)を含有して表面にオゾン酸化膜を形成したニッケル・クロム・パラジウム合金等からなる電極を使用することが好ましい。特に比較的低濃度の、例えば0〜5ppmの範囲においては上記ニッケル・クロム合金を好適に使用することができ、それ以上の高濃度の範囲においては上記ニッケル・クロム・パラジウム合金を使用することが好ましい。
比較電極4としては、銀の表面に塩化銀被覆した電極を使用することが好ましい。検出電極3及び比較電極4は、各種金属を直線状に形成したものを使用することができる。
また、検出電極3の一方の端部には、電流計7の正極に結線され、比較電極4の一方の端部には、電流計7の負極に結線されている。なお、電流計7としては、マイクロ・アンペア電流計を使用することができる。
Examples of the
As the reference electrode 4, it is preferable to use an electrode having a silver surface coated with silver chloride. As the
Further, one end of the
振動子6には、携帯電話等の着信検知などに使用されている低電力消費のコイン型の振動モータ(不平衡回転モータ)を使用することができる。
軸受けとしては、ピボット5を使用することができ、例えば、先端51の尖った側面視略山形状のピボットが挙げられる。このようなピボット5は、片状体2の上端部が挿入される凹部81を有する側断面視略コ字型状の軸受け本体8に取り付けられており、詳細には、凹部81を形成する互いに対向する壁面81a,81aにそれぞれ取り付けられている。そして、片状体2の挿入穴21に片状体2の表裏面からそれぞれピボット5の先端51が挿入され、これによって片状体2の上端部が挟持されるとともに片状体2の下端部が可動自在に支持されている。
As the
As the bearing, the
以上の構成からなるオゾン水濃度検出センサ100を、水槽1内のオゾン水に片状体2の下部を浸して検出電極3及び比較電極4をオゾン水に接触させる。次いで、振動子6を駆動させることにより片状体2が定常的に変位し、検出電極3及び比較電極4とオゾン水との間に連続した変位接触が与えられる。これによって起電力が発生し、オゾン水のオゾン濃度に比例した強さの安定した電気信号を得ることができる。
The ozone water
以上、本発明の実施の形態によれば、セラミック製の片状体2に振動子6が設けられているので、振動子6によって片状体2を一定の振動数で振動させることにより、オゾン水中に浸した検出電極3及び比較電極4が定常的に変位振動し、オゾン水と電極3,4間に連続した変位接触を起こすことができるので、静止したオゾン水中や流速の変化するオゾン水中でも安定して電気信号を得ることができ、オゾン水のオゾン濃度を極めて正確に測定することができる。
しかも、オゾン水濃度検出センサ100は、片状体2の下端部に検出電極3及び比較電極4を設け、さらに片状体2の上端部をピボット5で吊り下げ、振動子6を設けた極めて簡易な構造であるため、製造が容易であるとともに、測定も自動的に行うことができ操作面でも優れる。
さらに、片状体2が薄いセラミック製であるので、金属を使用する場合に比して耐オゾン性に優れ、オゾンによる酸化を防ぐことができる。また、弾性にも富み、振動子6による振動が容易に伝達され、センサとしての性能向上を図ることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, since the
Moreover, the ozone water
Furthermore, since the piece-
次に、本発明のオゾン水濃度検出センサ100による効果について実施例を挙げて説明する。
[実施例]
片状体2には、厚さ0.6mmの98%アルミナセラミック薄板を幅10mm、長さ100mmにレーザーカットして使用し、片状体2の上端部にピボット用の挿入穴21(直径3mm)をあけたものを使用し、挿入穴21にピボット5を通して片状体2を吊り下げた。片状体2の下端部に設けた検出電極3としては、長さ10mm、直径1mmの金線を使用し、これと同じサイズの純銀線の表面を塩化銀被覆したものを比較電極4として使用した。そして、これら検出電極3と比較電極4とを絶縁線で系外に接続し、0〜100アンペアの電流計7に接続した。
振動子6には、コイン型の振動モータから約12000RPMのものを選んで使用し、片状体2に約200サイクル/秒の振動を与えた。ここで、通常の電磁式振動子を、筆の柄のような棒状の伝達子の先端に接続しても、その先端に均一した振動変位を与えることは困難であったが、本発明のような薄い耐オゾン製の弾性体であるセラミック薄板を使用し、一方向の振動変位を与えることにより、検出電極3及び比較電極4に約2mm幅の定常的変位を与えることができ、オゾン水と電極間に連続した変位接触を起こすことができた。その結果、各電極3,4間に1ppm当たり約20マイクロボルトの電気信号を得られ、安定した電気信号を取り出すことができた。
Next, the effect of the ozone water
[Example]
For the
As the
[第二の実施の形態]
図2は、第二の実施の形態におけるオゾン水濃度検出センサ100Aを模式的に示した側面図である。
第二の実施の形態のオゾン水濃度検出センサ100Aは、第一の実施の形態のオゾン水濃度検出センサ100をさらに簡便で携帯可能とした応用例である。
具体的には、軸受けとして、ピボット5の代わりにシリコンゴムや樹脂等のパッキン材5Aを使用している。このようにパッキン材5Aを使用することにより、片状体2Aを柔らかく保持することができ、また、片状体2Aの上端部にピボット用の挿入穴を形成する必要もない。
パッキン材5Aは、第一の実施の形態と同様に側断面視略コ字型状の軸受け本体8Aに取り付けられており、片状体2Aの表裏面がパッキン材5A,5A間に挿入されることにより片状体2Aの上端部が挟持されている。
また、軸受け本体8Aには、検出電極3A及び比較電極4Aの一端部にそれぞれ結線された電流計(図示しない)の測定値がオゾン水の濃度に合うように指示された濃度指示計9Aが取り付けられている。この濃度指示計9Aの下方には乾電池収納部10Aが形成され、乾電池収納部10Aに、振動子6の電源となる二つの乾電池101A,101Aが収納されている。また、乾電池収納部10Aの下方には振動子6Aの起動又は停止を行う電源ボタン11Aが設けられている。さらに、軸受け本体8Aの下端部には、振動子6A及びパッキン材5Aを覆うように遮蔽カバー12Aが設けられている。この遮蔽カバー12Aは提灯型をなしており、遮蔽カバー12Aによって、オゾン水に片状体2Aの下端部を浸した場合に酸化性のあるオゾン水飛沫から精密な振動子6Aを守ることができる。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a side view schematically showing an ozone water
The ozone water
Specifically, a packing
As in the first embodiment, the packing
Also, a
なお、その他、片状体2A、検出電極3A、比較電極4A、振動子6A及び水槽1Aは、第一の実施の形態の片状体2、検出電極3、比較電極4及び振動子6と同様のものを使用することができるので、その説明を省略する。
In addition, the piece-
このように構成されたオゾン水濃度検出センサ100Aは、検出電極3A及び比較電極4Aを水槽1A内のオゾン水に浸し、電源ボタン11AをONとすることで、振動子6Aが振動し、電極3A,4A間で起電し、濃度指示計9Aにより濃度が瞬時に表示される。
本実施の形態では、単三電池のような軽量の乾電池101Aで十分に駆動させることができ、長期間にわたる繰り返し使用に耐えることができる。
The ozone water
In this embodiment, it can be sufficiently driven by a lightweight
[第三の実施の形態]
図3は、本発明の第三の実施の形態におけるオゾン水濃度検出センサ100Bの要部を示した正面図である。
第三の実施の形態のオゾン水濃度検出センサ100Bは、第一及び第二の実施の形態のオゾン水濃度検出センサ100,100Aと異なり、検出電極3B及び比較電極4Bの他に、検出電極3Bと比較電極4Bとの間に発生する起電力変化特性を補正する補正電極13Bが設けられているものである。補正電極13Bは、検出電極3Bと平行となるように片状体2Bの下端部に設けられ、補正電極13Bの一端部は検出電極3Bに高抵抗14B(10kΩ〜50kΩ)で接続されている。補正電極13Bとしては、例えば、金やパラジウムからなる電極を使用することができる。
なお、その他、片状体2B、検出電極3B、比較電極4B、振動子6B、電流計7B、ピボット5B及び軸受け本体8Bは、第一の実施の形態の片状体2、検出電極3、比較電極4、振動子6、電流計7、ピボット5及び軸受け本体8と同様のものを使用することができるので、その説明を省略する。
このように片状体2Bに補正電極13Bを設けることにより、補正電極13Bによってオゾン濃度により発生した電気信号が補正されて、より高性能なオゾン水濃度検出センサ100Bとすることができる。
[Third embodiment]
FIG. 3 is a front view showing a main part of an ozone water
The ozone water
In addition, the piece 2B, the
Thus, by providing the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記第一の実施の形態における軸受けとして、先端51が尖った形状のピボット5を使用するとしたが、その他の形状として図4に示すような棒状のピボット5Cを使用しても良い。この場合、棒状のピボット5Cを片状体2Cの挿入穴21Cに挿入することにより片状体2Cが支持される。なお、図4において片状体2C、検出電極3C、比較電極4C、振動子6C及び水槽1Cは、第一の実施の形態の片状体2、検出電極3、比較電極4及び振動子6と同様のものを使用することができるので、その説明を省略する。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably.
For example, although the
また、検出電極3,3A,3B,3C及び比較電極4,4A,4B,4Cは、直線状の電極としたが、例えば各種金属線をコイル状に巻いたものを使用しても良い。この場合、各電極の表面積が大きくなるので、出力が大きく安定した起電力を得ることができ、アナログ又はデジタルの表示機器を駆動することができる。また、各電極3,3A,3B,3C,4,4A,4B,4Cの金属材料の使用量を少なくすることができる。その他、板状の電極としても構わない。
Further, although the
2 片状体
3 検出電極
4 比較電極
5 ピボット(軸受け)
6 振動子
13B 補正電極
100,100B オゾン水濃度検出センサ
2
6
Claims (5)
前記片状体の下部に設けられた検出電極及び比較電極と、
前記片状体の下部を可動自在となるように前記片状体の上部で支持する軸受けと、
前記片状体に設けられて、片状体を振動させる振動子とを備え、
前記検出電極及び比較電極をオゾン水に浸すことによって発生する起電力からオゾン水のオゾン濃度に比例した電気信号を得ることを特徴とするオゾン水濃度検出センサ。 Scissors,
A detection electrode and a comparison electrode provided in a lower portion of the piece,
A bearing for supporting the lower part of the piece-like body at the upper part of the piece-like body so as to be movable;
A vibrator that is provided on the piece and vibrates the piece;
An ozone water concentration detection sensor, wherein an electrical signal proportional to the ozone concentration of ozone water is obtained from an electromotive force generated by immersing the detection electrode and the comparison electrode in ozone water.
前記比較電極が銀の表面に塩化銀を被覆した金属であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のオゾン水濃度検出センサ。 The detection electrode is a metal coated with gold or platinum;
The ozone water concentration detection sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the comparison electrode is a metal having a silver surface coated with silver chloride.
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