JP2011007639A - 導電率検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に対応でき、被測定液への接液によってトランス部分が破壊されるおそれのない導電率検出器を実現する。
【解決手段】 被測定液Ｓの導電率に応じた信号を出力する電磁誘導式の導電率検出器において、
同軸上に配置された励磁トランス１ａと検出トランス１ｂと、
励磁トランス１ａと検出トランス１ｂとを収納し、これらのトランスを構成するリング状コアの中心孔を貫通するように開口部が形成された本体ケース１ｃと、
検出トランス１ｂの検出値を被測定液Ｓの導電率に応じた信号に変換する変換部２と、
本体ケース１ｃの開口部に挿入され、被測定液Ｓを流通させる管状体２０と、
管状体２０の本体ケース１ｃを挟む位置に設けられ、被測定液Ｓに接触する第１および第２の電極２１ａ，２１ｂと、
被測定液Ｓに流れる誘導電流Ｉを本体ケース１ｃの周囲にループさせるように第１および第２の電極２１ａ，２１ｂを接続するリード線２１ｃと、
を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定液の導電率を測定する電磁誘導式の導電率検出器に関する。

図２は、従来の電磁誘導式の導電率検出器の一例を示す図である。導電率検出器は、同軸上に配置された励磁トランス１０ａおよび検出トランス１０ｂと、これらのトランスを収納する金属性の本体ケース１０ｃからなる検出部１０と、励磁トランス１０ａと検出トランス１０ｂのリード線１１ａを収納する金属製の支持部１１とから構成されている。

本体ケース１０ｃの全体および支持部１１の一部は被測定液Ｓに浸されている。本体ケース１０ｃは、励磁トランス１０ａと検出トランス１０ｂを構成するリング状コアの中心孔を貫通するような開口部１０ｄが形成されており、検出部１０が被測定液Ｓに浸されるとこの開口部１０ｄにも被測定液Ｓが流通する。

励磁トランス１０ａに交流電流を流すと、電磁誘導により、被測定液Ｓ中において、開口部１０ｄを通り検出部１０の周辺を一周するような誘導電流Ｉのループが形成される。この誘導電流Ｉを検出トランス１０ｂで再び電磁誘導により検出し、被測定液Ｓの導電率Ｃに応じた電圧信号Ｅを得る。この電圧信号Ｅを測定することにより被測定液Ｓの導電率Ｃを求めることができる。

下記特許文献１には、このような電磁誘導式の導電率測定センサが記載されている。また、液体の導電率と濃度には相関があるため、このような導電率検出器を用いた導電率計は、特許文献２に記載されているように、液体の濃度を求める電磁濃度計としても広く利用されている。

特開平１０−１５３５６４号公報 特開２００２−２６７６３５号公報

上記のような導電率検出器は、塩酸（HCl）や苛性ソーダ（NaOH）などの強酸、強アルカリの腐食性液体を被測定液Ｓとした測定に用いられる場合も多い。しかしながら、そのような腐食性液体の被測定液Ｓの測定に対応できるようにするためには、高価なトランス部分（励磁トランス１０ａと検出トランス１０ｂ）を被測定液Ｓから保護するため、本体ケース１０ｃおよび支持部１１の外周面を樹脂などの絶縁物からなる皮膜Ｌで覆う必要がある。そのため、導電率検出器が大きくなってしまい、小型化が難しい。

また、本体ケース１０ｃを皮膜Ｌで覆う必要があるため、開口部１０ｄの断面積を大きくできず、励磁トランス１０ａ、検出トランス１０ｂの中心孔の内側に被測定液Ｓを多く存在させることができない。これにより誘導電流Ｉを強く発生させることができず、測定感度を向上させることが難しい。

また、測定にあたり検出部１０を被測定液Ｓに接液させる必要があるため、被測定液Ｓによって皮膜Ｌが侵食されると、本体ケース１０ｃ内部に被測定液Ｓが浸入し、トランス部分が破壊され、測定不可能になる場合もある。

本発明は、従来の問題をなくし、小型化に対応でき、被測定液への接液によってトランス部分が破壊されるおそれのない導電率検出器を実現することを目的とする。

このような課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、
被測定液の導電率に応じた信号を出力する電磁誘導式の導電率検出器において、
同軸上に配置された励磁トランスと検出トランスと、
前記励磁トランスと前記検出トランスとを収納し、これらのトランスを構成するリング状コアの中心孔を貫通するように開口部が形成された本体ケースと、
前記検出トランスの検出値を前記被測定液の導電率に応じた信号に変換する変換部と、
前記本体ケースの開口部に挿入され、前記被測定液を流通させる管状体と、
前記管状体の前記本体ケースを挟む位置に設けられ、前記被測定液に接触する第１および第２の電極と、
前記被測定液に流れる誘導電流を前記本体ケースの周囲にループさせるように前記第１および第２の電極を接続するリード線と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の導電率検出器において、
前記変換器は、前記第１または第２の電極の少なくともいずれかから、前記励磁トランスと前記検出トランスの少なくともいずれかまでの設置係数に基づいて前記導電率に応じた信号を補正することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、
請求項１または２に記載の導電率検出器において、
前記第１および第２の電極は、前記管状体に着脱可能に形成されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、
励磁トランスと検出トランスを収納した本体ケースの開口部に挿入され、被測定液を流通させる管状体と、管状体の本体ケースを挟む位置に設けられ、被測定液に接触する第１および第２の電極と、被測定液に流れる誘導電流を本体ケースの周囲にループさせるように第１および第２の電極を接続するリード線とを備えたことにより、本体ケースを被測定液に接液させることなく導電率の測定ができる。そのため、本体ケースを樹脂などの皮膜で覆う必要がなくなり、導電率検出器を小型化できる。さらに、本体ケースを皮膜で覆う必要がないため、本体ケースの開口部の断面積を大きくでき、従来と比較して測定感度を上げることができる。また、測定の際に本体ケースが被測定液に接液しないため、トランス部分が破壊されるおそれがない。

請求項２の発明によれば、
変換器は、第１または第２の電極の少なくともいずれかから、励磁トランスと検出トランスの少なくともいずれかまでの設置係数に基づいて導電率に応じた信号を補正するため、第１または第２の電極と導電体であるトランス部までの距離によって導電率に応じた信号が受ける影響を補正し、高精度に導電率を求めることができる。

請求項３の発明によれば、
第１および第２の電極は管状体に着脱可能に形成されているため、これらの電極のメンテナンスを容易に行うことができ、また、これらの電極のみの交換が可能となる。

本発明の実施例１を示す構成図である。 従来の導電率検出器の一例を示す図である。

図１は本発明の実施例１を示す構成図であり、図１の（ａ）は導電率検出器の斜視図、（ｂ）は側面図である。
導電率検出器は、同軸上に配置された励磁トランス１ａおよび検出トランス１ｂと、これらのトランスを収納するプラスチック製の本体ケース１ｃからなる検出部１と、励磁トランス１ａと検出トランス１ｂのリード線１１ａと、検出トランス１ｂの検出値から被測定液Ｓの導電率に応じた信号を出力する変換器２とから構成されている。なお、図１の（ｂ）ではリード線１１ａおよび変換器２を省略して示している。

本体ケース１ｃは、励磁トランス１ａと検出トランス１ｂを構成するリング状コアの中心孔を貫通するような開口部１ｄが形成されており、この開口部１ｄに絶縁抵抗が高く被測定液Ｓに侵食されにくい樹脂で形成された管状体２０が挿入されている。管状体２０を開口部１ｄに挿入することで、励磁トランス１ａと検出トランス１ｂのリング状コアの中心孔に管状体２０が挿入された状態となる。

管状体２０には、本体ケース１ｃを挟む位置に２ヶ所の電極挿入部が設けられており、この電極挿入部にそれぞれ第１の電極２１ａと第２の電極２１ｂが挿入されている。本体ケース１ｃ内の励磁トランス１ａ側に挿入される電極を第１の電極２１ａ、検出トランス１ｂ側に挿入される電極を第２の電極２１ｂとする。

電極２１ａ，２１ｂは、チタン製で、管状体２０と同じ径で構成された長さｗの管状部品である。電極２１ａ，２１ｂの両端部と管状体２０の電極挿入部にはネジ溝が切られ、互いに着脱可能な構造となっており、電極２１ａ，２１ｂは管状体２０の挿入部にネジ結合により挿入される。電極２１ａ，２１ｂは、管状体２０に挿入されると、管状体２０の本体ケース１ｃを挟む位置においてチタンの金属部分が電極として管路の内側に露出した状態となる。

第１の電極２１ａは、本体ケース１ｃから所定の距離ｄ１の位置に設けられ、第２の電極２１ｂは本体ケース１ｃの端部から距離ｄ２の位置に設けられている。また、これらの電極２１ａ，２１ｂは、検出部１の外側を通るように設けられたリード線２１ｃにより、お互いに電気的に接続されている。

このように構成された導電率検出器において、管状体２０に被測定液Ｓを流通させる。すると、この被測定液Ｓと電極２１ａ、リード線２１ｃ、電極２１ｂにより、検出部１の開口部１ｄを通り検出部１の周辺を一周する電気的なループＬｃが構成される。すなわち、従来例のように検出部１全体を被測定液Ｓに接液させた状態と同じような状態が模擬的に構成される。

励磁トランス１ａに交流電流を流すと、電磁誘導によりループＬｃに誘導電流Ｉが流れる。この誘導電流Ｉを検出トランス１ｂで再び電磁誘導により検出し、被測定液Ｓの導電率Ｃに応じた電圧信号Ｅを得る。電圧信号Ｅはリード線１１ａにより変換器２に入力される。変換器２は、電圧信号Ｅを被測定液Ｓの導電率Ｃに応じた信号に変換する。

なお、電極２１ａ，２１ｂの近くにトランスなどの導電体が存在すると、電圧信号Ｅの値が影響を受け、導電率Ｃに応じた信号が本来の値からずれが生じる。そのため、変換器２は、電極２１ａと励磁トランスとの距離ｄ１、電極２１ｂと検出トランスとの距離ｄ２をそれぞれ設置係数として、導電率Ｃに応じた信号の補正を行う。

本実施例は以上のように構成され、
励磁トランス１ａと検出トランス１ｂを収納した本体ケース１ｃの開口部１ｄに挿入され、被測定液Ｓを流通させる管状体２０と、管状体２０の本体ケース１ｃを挟む位置に設けられ、被測定液Ｓに接触する第１および第２の電極２１ａ，２１ｂと、被測定液Ｓに流れる誘導電流Ｉを本体ケース１ｃの周囲にループさせるように第１および第２の電極２１ａ，２１ｂを接続するリード線２１ｃとを備えたことにより、本体ケース１ｃを被測定液Ｓに接液させることなく導電率の測定ができる。そのため、本体ケース１ｃを樹脂などの皮膜で覆う必要がなくなり、導電率検出器を小型化できる。さらに、本体ケース１ｃを皮膜で覆う必要がないため、本体ケース１ｃの開口部１ｄの断面積を大きくでき、従来と比較して測定感度を上げることができる。

また、本体ケース１ｃの開口部に挿入される管状体２０に被測定液Ｓを流通させるため、本体ケース１ｃおよび本体ケース１ｃに収納されたトランス部分が被測定液Ｓによって破壊されるおそれがない。万が一、管状体２０が被測定液Ｓで腐食して破壊された場合であっても、トランス部分は本体ケース１ｃに収納されているため、トランス部分は本体ケースに保護されて直ちには被測定液Ｓに接触しないで済む。以上より、高価なトランス部分は交換不要となり、導電率検出器全体としての製品寿命が延び、コストメリットがある。

また、変換器２は、電極２１ａと励磁トランス１ａとの設置係数と、電極２１ｂと検出トランスとの設置係数に基づいて導電率に応じた信号を補正するため、第１または第２の電極と導電体であるトランス部までの距離によって導電率に応じた信号が受ける影響を補正し、高精度に導電率を求めることができる。

また、電極２１ａ，２１ｂは管状体２０から着脱可能に形成されているため、これらの電極のメンテナンスを容易に行うことができ、また、電極２１ａ，２１ｂのみの交換が可能となる。電極２１ａ，２１ｂは金属製であって樹脂性の管状体２０と比較して被測定液Ｓに侵食されやすいため、電極２１ａ，２１ｂのみを管状体２０から取り外して交換できれば、経済的である。

なお、本実施例では、電極２１ａ，２１ｂをチタン製としたが、金やプラチナ、ステンレスなど他の金属であってもよい。材質は、被測定液Ｓに侵されにくく、抵抗の低い金属が望ましい。

また、本実施例では、電極２１ａ，２１ｂの全体をチタンで構成し、管状部品の内壁全面が電極として機能するように構成したが、これらの電極は管状体２０を流れる被測定液Ｓに接触するように設けられていれば、どのような形状で設けられていてもよい。
抵抗の低い金属の電極を用いてループＬｃを構成することで、従来例のように検出部１全体を被測定液Ｓに浸漬させた場合と比べて、感度を落とすことなく導電率の測定を行うことができる。

また、本実施例では、電極２１ａ，２１ｂを長さｗとしたが、導電率の検出感度の設定に応じて、長さｗの大きさを調整してもよい。長さｗを大きくすれば検出感度の向上が見込まれる。

また、本実施例では、変換器２は電極２１ａと励磁トランス１ａとの距離ｄ１、電極２１ｂと検出トランス１ｂとの距離ｄ２に基づいて信号の補正をしたが、さらに、電極２１ａと検出トランス１ｂとの距離、電極２１ｂと励磁トランス１ａとの距離を考慮してもよい。

また、本実施例では、本体ケース１ｃをプラスチック製としたが、金属製としてもよい。プラスチック製とした場合には、金属製とした場合と比較して、導電率検出器を軽量化できる、成形がしやすい、安価であるなどの利点がある。
なお、本体ケース１ｃを金属製とした場合には、本体ケース１ｃも導電体となるため、変換器２において、電極２１ａ，２１ｂと本体ケース１ｃとの設置係数も考慮して導電率に応じた信号が受ける影響を補正する。

なお、被測定液Ｓの導電率が低い場合には、被測定液Ｓの抵抗値が支配的であるため、電極２１ａ，２１ｂの抵抗値の影響を無視して測定を行うことができる。一方、被測定液Ｓの導電率が高い場合には、リード線１１ａの後段（たとえば変換器）に電圧信号Ｅの直線性を補正するような補正テーブルを用意することで、高精度な測定が可能となる。

１ 検出部
１ａ 励磁トランス
１ｂ 検出トランス
１ｃ 本体ケース
１１ａ リード線
２ 変換器
２０ 管状体
２１ａ 第１の電極
２１ｂ 第２の電極
２１ｃ リード線
Ｓ 被測定液

Claims (3)

1. 被測定液の導電率に応じた信号を出力する電磁誘導式の導電率検出器において、
   同軸上に配置された励磁トランスと検出トランスと、
   前記励磁トランスと前記検出トランスとを収納し、これらのトランスを構成するリング状コアの中心孔を貫通するように開口部が形成された本体ケースと、
   前記検出トランスの検出値を前記被測定液の導電率に応じた信号に変換する変換部と、
   前記本体ケースの開口部に挿入され、前記被測定液を流通させる管状体と、
   前記管状体の前記本体ケースを挟む位置に設けられ、前記被測定液に接触する第１および第２の電極と、
   前記被測定液に流れる誘導電流を前記本体ケースの周囲にループさせるように前記第１および第２の電極を接続するリード線と、
   を備えたことを特徴とする導電率検出器。
2. 前記変換器は、前記第１または第２の電極の少なくともいずれかから、前記励磁トランスと前記検出トランスの少なくともいずれかまでの設置係数に基づいて前記導電率に応じた信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の導電率検出器。
3. 前記第１および第２の電極は、前記管状体に着脱可能に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の導電率検出器。