JP2867323B2 - 溶存酸素電極 - Google Patents
溶存酸素電極Info
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- JP2867323B2 JP2867323B2 JP7058270A JP5827095A JP2867323B2 JP 2867323 B2 JP2867323 B2 JP 2867323B2 JP 7058270 A JP7058270 A JP 7058270A JP 5827095 A JP5827095 A JP 5827095A JP 2867323 B2 JP2867323 B2 JP 2867323B2
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- JP
- Japan
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- electrolyte
- permeable membrane
- container
- oxygen permeable
- dissolved oxygen
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば発酵及び培養の
際に、培地の溶存酸素濃度を測定するために使用される
溶存酸素電極に関するものである。
際に、培地の溶存酸素濃度を測定するために使用される
溶存酸素電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶存酸素電極の例えばマッカラス
型と呼ばれるものでは、円筒状のジャケットの先端に高
分子フィルムから成る酸素透過膜が張られており、内部
に電解液が充填されている。また、内側ガラス管の中央
先端には白金等の貴金属材料から成る電極、ガラス管の
付け根部分は鉛や錫等の導電性金属材料から成る電極を
有する構成となっており、別個に正負の電極が設けられ
ている。
型と呼ばれるものでは、円筒状のジャケットの先端に高
分子フィルムから成る酸素透過膜が張られており、内部
に電解液が充填されている。また、内側ガラス管の中央
先端には白金等の貴金属材料から成る電極、ガラス管の
付け根部分は鉛や錫等の導電性金属材料から成る電極を
有する構成となっており、別個に正負の電極が設けられ
ている。
【０００３】この溶存酸素電極は培地の溶存酸素濃度を
測定する場合に、発酵容器又は培養容器内に予め装着さ
れた状態で培地と共に密封されて加圧され、約１２０〜
１３０℃に熱せられた蒸気により殺菌される。このと
き、溶存酸素電極の電解液が熱膨張するために、電解液
収納容器の内部圧力が上昇し、酸素透過膜の隔膜部分が
伸長したり破裂する等の事故が発生し易い。
測定する場合に、発酵容器又は培養容器内に予め装着さ
れた状態で培地と共に密封されて加圧され、約１２０〜
１３０℃に熱せられた蒸気により殺菌される。このと
き、溶存酸素電極の電解液が熱膨張するために、電解液
収納容器の内部圧力が上昇し、酸素透過膜の隔膜部分が
伸長したり破裂する等の事故が発生し易い。
【０００４】従来の溶存酸素電極の電解液収納容器に
は、例えば約２５００ｍｍ3 以上の容量の電解液が収納
されており、蒸気殺菌時に１２５℃の温度上昇がある
と、例えば塩化カリウム２４．３％濃度の電解液では、
その膨張率は１℃当り０．３５３×１０-3であるため、
室温２０℃との温度差１０５℃において約３．７％の体
積膨張が生ずる。従って、２５００ｍｍ3 の電解液に対
し約９３ｍｍ3 の体積増加が生じ、これが酸素透過膜の
隔膜面積に作用する圧力となり、隔膜部に変形、破損が
発生する虞れがある。
は、例えば約２５００ｍｍ3 以上の容量の電解液が収納
されており、蒸気殺菌時に１２５℃の温度上昇がある
と、例えば塩化カリウム２４．３％濃度の電解液では、
その膨張率は１℃当り０．３５３×１０-3であるため、
室温２０℃との温度差１０５℃において約３．７％の体
積膨張が生ずる。従って、２５００ｍｍ3 の電解液に対
し約９３ｍｍ3 の体積増加が生じ、これが酸素透過膜の
隔膜面積に作用する圧力となり、隔膜部に変形、破損が
発生する虞れがある。
【０００５】このため溶存酸素電極には、電解液収納容
器の内圧と発酵容器又は培養容器の内圧とをほぼ同一に
するための圧バランス機構が装備されているのが普通で
ある。この圧バランス機構には、均圧口を設ける方式や
耐熱性の薄いゴムをダイヤフラムとして使用する方式な
どがあり、これによって酸素透過膜の隔膜部の内外にお
ける圧力差を減少させて、隔膜部の伸長や破裂等の事故
を回避している。
器の内圧と発酵容器又は培養容器の内圧とをほぼ同一に
するための圧バランス機構が装備されているのが普通で
ある。この圧バランス機構には、均圧口を設ける方式や
耐熱性の薄いゴムをダイヤフラムとして使用する方式な
どがあり、これによって酸素透過膜の隔膜部の内外にお
ける圧力差を減少させて、隔膜部の伸長や破裂等の事故
を回避している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、電解液収納容器が均圧口において外部
と通じているため、被検液が電解液に浸入して電解液が
汚染され、この結果として溶存酸素電極の出力低下を招
き、正確な測定ができないという問題がある。
来例においては、電解液収納容器が均圧口において外部
と通じているため、被検液が電解液に浸入して電解液が
汚染され、この結果として溶存酸素電極の出力低下を招
き、正確な測定ができないという問題がある。
【０００７】また、ダイヤフラムを使用する方式の場合
は、ダイヤフラムの強度を酸素透過膜である約０．０１
２〜０．０４ｍｍ厚さのテフロンフィルムより弱くする
ことは非常に難しく、実用化に問題がある。
は、ダイヤフラムの強度を酸素透過膜である約０．０１
２〜０．０４ｍｍ厚さのテフロンフィルムより弱くする
ことは非常に難しく、実用化に問題がある。
【０００８】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
圧バランス機構を設けずに、電解液収納容器を被検液に
対し密閉構造とし、温度上昇に耐え得る溶存酸素電極を
提供することにある。
圧バランス機構を設けずに、電解液収納容器を被検液に
対し密閉構造とし、温度上昇に耐え得る溶存酸素電極を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る溶存酸素電極は、第１の金属材料から成
る導電性を有する円筒状の電解液収納容器と、該電解液
収納容器の中央部に挿通し前記電解液収納容器の上部と
の間を液密に封鎖した絶縁性を有する円柱状部材と、該
円柱状部材の先端に固定した第２の金属材料から成る導
電部材と、前記電解液収納容器の先端開口部を閉塞し前
記導電部材が内側から接する高分子フィルムから成る酸
素透過膜とを有し、前記電解液収納容器、円柱状部材、
酸素透過膜により囲まれた密閉空間内に電解液を充填
し、前記酸素透過膜の有効隔膜面積をＳ（ｍｍ2)とした
ときに、前記電解液の量を２Ｓ〜１０Ｓ（ｍｍ3)とした
ことを特徴とする。
の本発明に係る溶存酸素電極は、第１の金属材料から成
る導電性を有する円筒状の電解液収納容器と、該電解液
収納容器の中央部に挿通し前記電解液収納容器の上部と
の間を液密に封鎖した絶縁性を有する円柱状部材と、該
円柱状部材の先端に固定した第２の金属材料から成る導
電部材と、前記電解液収納容器の先端開口部を閉塞し前
記導電部材が内側から接する高分子フィルムから成る酸
素透過膜とを有し、前記電解液収納容器、円柱状部材、
酸素透過膜により囲まれた密閉空間内に電解液を充填
し、前記酸素透過膜の有効隔膜面積をＳ（ｍｍ2)とした
ときに、前記電解液の量を２Ｓ〜１０Ｓ（ｍｍ3)とした
ことを特徴とする。
【００１０】
【作用】上述の構成を有する溶存酸素電極は、液密の電
解液収納容器の先端に酸素透過膜を設け、酸素透過膜の
有効隔膜面積をＳ（ｍｍ2)としたときに、電解液の量を
２Ｓ〜１０Ｓ（ｍｍ3)の範囲内にする。
解液収納容器の先端に酸素透過膜を設け、酸素透過膜の
有効隔膜面積をＳ（ｍｍ2)としたときに、電解液の量を
２Ｓ〜１０Ｓ（ｍｍ3)の範囲内にする。
【００１１】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
【００１２】図１において、溶存酸素電極の中央部にガ
ラス管１が固定され、ガラス管１の先端中央には白金又
は金等の貴金属から成る陽極２が設けられている。ガラ
ス管１の外周には間隔を設けて錫や鉛等の卑金属から成
る導電性を有する電解液収納容器３が配置され、この電
解液収納容器３とガラス管１の間に電解液４が注入され
ている。更に、電解液収納容器３の上部とガラス管１の
間に、電解液４の圧漏れを防止するためのＯリング５が
介在されている。電解液収納容器３の先端部には、テフ
ロン等の高分子フィルムから成る酸素透過膜６が張設さ
れ、この酸素透過膜６は外周において支持部材７により
固定され、支持部材７は固定キャップ８によって電解液
収納容器３の外側に位置し電気絶縁性を有する本体ボデ
ィ９に固定されている。また、酸素透過膜６は内側にお
いて陽極２と接し、ガラス管１を下方に移動させること
により均一に引張られた状態で固定されている。
ラス管１が固定され、ガラス管１の先端中央には白金又
は金等の貴金属から成る陽極２が設けられている。ガラ
ス管１の外周には間隔を設けて錫や鉛等の卑金属から成
る導電性を有する電解液収納容器３が配置され、この電
解液収納容器３とガラス管１の間に電解液４が注入され
ている。更に、電解液収納容器３の上部とガラス管１の
間に、電解液４の圧漏れを防止するためのＯリング５が
介在されている。電解液収納容器３の先端部には、テフ
ロン等の高分子フィルムから成る酸素透過膜６が張設さ
れ、この酸素透過膜６は外周において支持部材７により
固定され、支持部材７は固定キャップ８によって電解液
収納容器３の外側に位置し電気絶縁性を有する本体ボデ
ィ９に固定されている。また、酸素透過膜６は内側にお
いて陽極２と接し、ガラス管１を下方に移動させること
により均一に引張られた状態で固定されている。
【００１３】ここで、電解液収納容器３は陰極を兼ねて
おり、陽極２と共にそれぞれに陰極リード線１０、陽極
リード線１１が接続され、これらの両リード線１０、１
１は外部に導出されて、図示しない測定回路によりリー
ド線１０、１１を流れる電流を測定するようになってい
る。
おり、陽極２と共にそれぞれに陰極リード線１０、陽極
リード線１１が接続され、これらの両リード線１０、１
１は外部に導出されて、図示しない測定回路によりリー
ド線１０、１１を流れる電流を測定するようになってい
る。
【００１４】このような構成において、テフロン等の酸
素透過膜６が外部と接する隔膜部の有効隔膜面積、つま
り酸素透過膜６が電解液４と接する面積は、溶存酸素電
極の寸法上の制約から通常では約９５（ｍｍ2)前後であ
り、この面積９５（ｍｍ2)に対し電解液収納容器３に収
納する電解液４は１０（ｍｍ）×９５（ｍｍ2)＝９５０
（ｍｍ3)の容量以下とされている。
素透過膜６が外部と接する隔膜部の有効隔膜面積、つま
り酸素透過膜６が電解液４と接する面積は、溶存酸素電
極の寸法上の制約から通常では約９５（ｍｍ2)前後であ
り、この面積９５（ｍｍ2)に対し電解液収納容器３に収
納する電解液４は１０（ｍｍ）×９５（ｍｍ2)＝９５０
（ｍｍ3)の容量以下とされている。
【００１５】例えば、９５０（ｍｍ3)の電解液４を電解
液収納容器３に充填すれば、使用に先立ち蒸気殺菌を行
う際に、温度が１２５℃に上昇すると、室温２０℃から
１０５℃に至る温度変化に対する電解液４の３．７％の
体積膨張は約３７（ｍｍ3)となり、この体積増加分が酸
素透過膜６の有効隔膜面積に圧力となって加圧されるこ
とになる。これは従来例の場合の体積増加に対し５分の
２の容量であり、実験によれば、この程度以下であれば
再び室温２０℃まで冷却しても、酸素透過膜６の隔膜部
はほぼ元の状態に戻り、伸びたり歪んだりする不良は認
められない。
液収納容器３に充填すれば、使用に先立ち蒸気殺菌を行
う際に、温度が１２５℃に上昇すると、室温２０℃から
１０５℃に至る温度変化に対する電解液４の３．７％の
体積膨張は約３７（ｍｍ3)となり、この体積増加分が酸
素透過膜６の有効隔膜面積に圧力となって加圧されるこ
とになる。これは従来例の場合の体積増加に対し５分の
２の容量であり、実験によれば、この程度以下であれば
再び室温２０℃まで冷却しても、酸素透過膜６の隔膜部
はほぼ元の状態に戻り、伸びたり歪んだりする不良は認
められない。
【００１６】このことから、電解液４を有効隔膜面積Ｓ
に対し１０倍以下の容量とすることにより、約１２０〜
１３０℃に熱せられた蒸気による殺菌の際の加圧にも、
電解液４の膨張を酸素透過膜６の弾性変形内に抑えるこ
とができ、圧バランス機構がなくとも酸素透過膜６の内
外における圧力の不均衡を減少させることができる。
に対し１０倍以下の容量とすることにより、約１２０〜
１３０℃に熱せられた蒸気による殺菌の際の加圧にも、
電解液４の膨張を酸素透過膜６の弾性変形内に抑えるこ
とができ、圧バランス機構がなくとも酸素透過膜６の内
外における圧力の不均衡を減少させることができる。
【００１７】本実施例においては、電解液４の量を９５
０（ｍｍ3)以下としたので、従来型の電極では接触面積
が不足するため、本実施例では電解液収納容器３を陰極
として兼用することにより、電解液４に接する陰極の表
面積を拡大して拡散電流の測定を行い、実用上測定に十
分な出力を得ている。
０（ｍｍ3)以下としたので、従来型の電極では接触面積
が不足するため、本実施例では電解液収納容器３を陰極
として兼用することにより、電解液４に接する陰極の表
面積を拡大して拡散電流の測定を行い、実用上測定に十
分な出力を得ている。
【００１８】更に、電解液４の量を減少させながら測定
を行い、約２００（ｍｍ3)の容量までは出力が得られた
が、それ以下では十分な出力が得られないことが確かめ
られている。即ち、酸素透過膜６の有効隔膜部面積をＳ
（ｍｍ2)としたときに、電解液４の容量がほぼ２（ｍ
ｍ）×Ｓ（ｍｍ3)以上であれば、実用上測定を行うこと
ができることになる。本発明に係る溶存酸素電極は蒸気
殺菌終了後に、溶存酸素電極では培地から酸素透過膜
６、電解液４、陽極２に向かう酸素の環元波の反応を利
用し、この反応が電解液のｐＨで固有の環元電位を有す
ることから、この電位において生ずる拡散電流を測定し
て、この拡散電流に比例する溶存酸素濃度を求めること
ができる。
を行い、約２００（ｍｍ3)の容量までは出力が得られた
が、それ以下では十分な出力が得られないことが確かめ
られている。即ち、酸素透過膜６の有効隔膜部面積をＳ
（ｍｍ2)としたときに、電解液４の容量がほぼ２（ｍ
ｍ）×Ｓ（ｍｍ3)以上であれば、実用上測定を行うこと
ができることになる。本発明に係る溶存酸素電極は蒸気
殺菌終了後に、溶存酸素電極では培地から酸素透過膜
６、電解液４、陽極２に向かう酸素の環元波の反応を利
用し、この反応が電解液のｐＨで固有の環元電位を有す
ることから、この電位において生ずる拡散電流を測定し
て、この拡散電流に比例する溶存酸素濃度を求めること
ができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る溶存酸
素電極は、酸素透過膜の有効隔膜面積Ｓ（ｍｍ2)とした
ときに、電解液収納容器内の電解液の量を２Ｓ〜１０Ｓ
（ｍｍ3)の範囲内とすることにより、圧バランス機構を
必要せず、温度上昇において酸素透過膜が変形すること
がなく、内外からの圧漏れを防止し、簡素な構成で高精
度の測定が可能となる。
素電極は、酸素透過膜の有効隔膜面積Ｓ（ｍｍ2)とした
ときに、電解液収納容器内の電解液の量を２Ｓ〜１０Ｓ
（ｍｍ3)の範囲内とすることにより、圧バランス機構を
必要せず、温度上昇において酸素透過膜が変形すること
がなく、内外からの圧漏れを防止し、簡素な構成で高精
度の測定が可能となる。
【図１】実施例の断面図である。
１ ガラス管 ２ 陽極 ３ 電解液収納容器 ４ 電解液 ６ 酸素透過膜 １０ 陰極出力リード線 １１ 陽極出力リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 春紀 東京都杉並区高井戸西１−18−８ 株式 会社東興化学研究所内 (56)参考文献 特開 昭48−58894（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/404
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の金属材料から成る導電性を有する
円筒状の電解液収納容器と、該電解液収納容器の中央部
に挿通し前記電解液収納容器の上部との間を液密に封鎖
した絶縁性を有する円柱状部材と、該円柱状部材の先端
に固定した第２の金属材料から成る導電部材と、前記電
解液収納容器の先端開口部を閉塞し前記導電部材が内側
から接する高分子フィルムから成る酸素透過膜とを有
し、前記電解液収納容器、円柱状部材、酸素透過膜によ
り囲まれた密閉空間内に電解液を充填し、前記酸素透過
膜の有効隔膜面積をＳ（ｍｍ 2 )としたときに、前記電解
液の量を２Ｓ〜１０Ｓ（ｍｍ 3 )としたことを特徴とする
溶存酸素電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7058270A JP2867323B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 溶存酸素電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7058270A JP2867323B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 溶存酸素電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233775A JPH08233775A (ja) | 1996-09-13 |
| JP2867323B2 true JP2867323B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=13079497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7058270A Expired - Fee Related JP2867323B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 溶存酸素電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867323B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000298110A (ja) * | 1999-02-08 | 2000-10-24 | Toa Electronics Ltd | 酸化還元電流測定装置 |
| US6602401B1 (en) | 2000-11-01 | 2003-08-05 | Rosemount Analytical Inc. | Amperometric sensor for low level dissolved oxygen with self-depleting sensor design |
| CN103278494B (zh) * | 2013-04-24 | 2015-11-04 | 中国科学院力学研究所 | 一种光电复合检测溶氧的方法及实验装置 |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP7058270A patent/JP2867323B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08233775A (ja) | 1996-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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