JP3555066B2 - Reference electrode - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばpH測定などに用いられる比較電極に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えばpHの測定には、図4に示すように、下端部に液絡部aを備えたガラス製の比較電極ボデイbに、リード線cが接続された比較電極内極dを挿入すると共に、この電極ボデイbに比較電極内部液(Ag/AgCl)eを封入して成るものが用いられている。
【0003】
かゝる構成の比較電極において、一般には、電極ボデイbとして鉛ガラスやホウケイ酸ガラスが用いられ、液絡部aについては、電極ボデイbの膨張係数に合わせるように特殊に調製された多孔質セラミックが用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電極ボデイbの膨張係数に合わせるように、上記の多孔質セラミックを特殊に調製する上で、液絡部aのコストが非常に高く付き、また、セラミック自体は物理的な吸着性が高いことに加えて、比較電極内極eから溶解したAg+ やAgCl2 − の錯体が、セラミックとサンプル液との接触界面にてAgClを折出し汚染されることから、セラミックの多孔質流路が詰まり易い難点があった。
【0005】
このように液絡部aが汚染されると、比較電極内部液eの流出が緩慢になるだけでなく、液間電位差が発生してイオン濃度の測定に誤差が生じ、また、多孔質セラミックはサンプル液を吸収し易いことから、液置換時において液間電位差が発生し易くなり、サンプル履歴により電位変動が大になることもあった。
【0006】
しかも、セラミック自体の品質特性にバラツキがあることが多く、その場合、内部液eの流出量(流速)にバラツキが生じ、これを低減化するのは非常に困難であった。
【0007】
また、ガラス製の電極ボデイbはショックに弱いことから、メンテナンスを含む取り扱いや保管に慎重さが要求され、更に、この電極ボデイbは、加工上の残留歪があって熱ショックにも弱い点で問題があった。
【0008】
本発明は、かゝる実情に鑑みて成されたものであって、これまでの比較電極とは全く異なる画期的な構成の比較電極、即ち、内部液はもとより、電極ボデイもが不要であって、従って、内部液の詰まりによる上記の不都合を一切伴うことがない上に、取り扱いや保管が容易であり、しかも、高温下での使用が可能でコンパクトであり、加えて、サンプルとの接液面積が著しく増大することで、低インピーダンス化が達成される比較電極を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明が講じた技術的手段は、次の通りである。即ち、本発明による比較電極は、イオン電導性を有するシリカベースのナトリウム系またはリチウム系ガラス組成の複数本のキャピラリーを集束し、この集束キャピラリーの一端側を導電体によって電気的に接続すると共に、基準電位取り出し用のリード線を前記導電体に連結して成る点に特徴がある。
【0010】
上記構成の比較電極にあっては、これをサンプルに浸漬させると、毛管現象によってサンプルが、キャピラリー内とキャピラリー間の隙間とに浸入し、キャピラリーがナトリウム系ガラス組成の場合は、キャピラリー内外面のサンプル接液面に、バルクのH+ に対しNa+ リッチの水和層が形成され、リチウム系ガラス組成の場合は、キャピラリー内外面のサンプル接液面に、バルクのH+ に対しLi+ リッチの水和層が形成され、この水和層で起電力が発生し、これが基準電位としてリード線に取り出される。
【0011】
この水和層は、Na+ リッチまたはLi+ リッチであることから、サンプルのpHに応答し難く、従って、液間電位差の発生ひいては基準電位の変動は極めて小さいものとなる。
【0012】
一方、上記の水和層を形成するキャピラリーとして、これを複数本集束させているので、接液面積は膨大なものとなり、水和層の低インピーダンス化が容易に達成される。
【0013】
しかも、液絡部そのものが存しないことから、液詰まりに伴う不都合は発生し難く、万が一、キャピラリーの一部が破損したとしても、十分使用に耐え得ることから、メンテナンスを含む取り扱いや保管が容易であり、かつ、キャピラリーは、それ自体の歪が少ないことから熱ショックにも強く、品質特性のバラツキのない内部液レスの比較電極をコンパクトに構成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は内部液レスに構成した本発明の比較電極1を示し、例えば次のようにして成形されている。
【0015】
即ち、図2に示すように、イオン電導性を有するSi/Na系ガラス組成のキャピラリー素材管2の複数本(数百本〜数千本)を、鉛ガラスなどの絶縁ガラス管3に挿通させて、キャピラリー素材管2が10〜100μm程度のストレートな単孔状の貫通孔hを有するキャピラリー4となるように、650〜700℃の温度下で引き延ばし加工(リ・ドロー加工)し、これを所定長さにダイシングする。
【0016】
そして、図1に戻って、ダイシングされた電極素材Aの一端側を導電性の樹脂でモールドして、全てのキャピラリー4の一端側を、共通の導電体5によって電気的に接続し、かつ、この導電体5に基準電位取り出し用のリード線6を連結して、内部液レスの比較電極1を構成しているのである。
【0017】
上記構成の比較電極1をサンプルに浸漬させると、図3に示すように、毛管現象によってサンプルが、キャピラリー4の貫通孔hとキャピラリー4,4間の隙間fとに浸入し、集束させたキャピラリー4の膨大なサンプルの接液面からNaが融出して、キャピラリー4内外面のサンプル接液面に、バルクのH+ に対しNa+ リッチの水和層が形成され、この水和層で起電力が発生し、これが基準電位としてリード線6に取り出されるもので、水和層がNa+ リッチであることから、サンプルのpHに応答し難く、基準電位の変動は極めて小さいものとなる。
【0018】
一方、上記の水和層を形成するキャピラリー4を複数本集束させて、接液面積を膨大にしているので、水和層の低インピーダンス化が達成され、しかも、内部液レスであるから、液詰まりに伴う不都合は一切生じず、万が一、キャピラリー4の一部が破損したとしても、十分使用に耐え得ることから、メンテナンスを含む取り扱いや保管が容易であり、品質特性のバラツキのない内部液レスの比較電極がコンパクトに構成される。
【0019】
尚、上記の実施の形態では、キャピラリー4をイオン電導性を有するSi/Na系ガラス組成にしているが、これをイオン電導性を有するSiO2 /Li系ガラス組成にしてもよいのであり、この場合、比較電極1をサンプルに浸漬させた状態では、集束させたキャピラリー4の膨大なサンプルの接液面からLiが融出して、キャピラリー4内外面のサンプル接液面に、バルクのH+ に対しLi+ リッチの水和層が形成され、この水和層で起電力が発生し、これが基準電位としてリード線6に取り出されるもので、水和層がLi+ リッチであることから、サンプルのpHに応答し難く、基準電位の変動は極めて小さいものとなる。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、コンパクトで取り扱いや保管が容易であり、しかも、高温下での使用が可能である上に、低インピーダンスの内部液レスの比較電極が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】内部液レスの比較電極の断面図である。
【図2】一部を取り出して拡大図示したリ・ドロー加工による電極素材の成形説明図である。
【図3】図1のX−X線断面図である。
【図4】従来例の比較電極の概略断面図である。
【符号の説明】
4…キャピラリー、5…導電体、6…リード線。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a comparative electrode used for, for example, pH measurement.
[0002]
[Prior art]
For example, in the measurement of pH, as shown in FIG. 4, a comparative electrode inner electrode d connected to a lead wire c is inserted into a glass comparative electrode body b having a liquid junction a at a lower end, and The electrode body b is filled with a reference electrode internal liquid (Ag / AgCl) e.
[0003]
In the comparative electrode having such a configuration, generally, lead glass or borosilicate glass is used as the electrode body b, and the liquid junction a is made of a porous material specially prepared to match the expansion coefficient of the electrode body b. Ceramic is used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the porous ceramic is specially prepared so as to match the expansion coefficient of the electrode body b, the cost of the liquid junction a is very high, and the ceramic itself has high physical adsorbability. In addition, the complex of Ag + and AgCl 2 − dissolved from the inner electrode e of the comparative electrode deposits and contaminates AgCl at the contact interface between the ceramic and the sample solution. There was a difficulty that was easy to clog.
[0005]
When the liquid junction part a is contaminated in this way, not only the outflow of the liquid e inside the reference electrode becomes slow, but also an error occurs in the measurement of the ion concentration due to the potential difference between the liquids. Since the sample solution is easily absorbed, a potential difference between the liquids is likely to be generated at the time of liquid replacement, and the potential variation may be large depending on the sample history.
[0006]
In addition, the quality characteristics of the ceramic itself often vary, and in such a case, the outflow amount (flow velocity) of the internal liquid e varies, and it has been extremely difficult to reduce this.
[0007]
In addition, since the electrode body b made of glass is vulnerable to shock, caution is required in handling and storage including maintenance, and the electrode body b has a residual strain in processing and is vulnerable to heat shock. Had a problem.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a comparative electrode having an epoch-making configuration completely different from conventional comparative electrodes, that is, not only the internal liquid but also the electrode body is unnecessary. Therefore, it does not involve any of the above-mentioned inconveniences due to clogging of the internal liquid, is easy to handle and store, and can be used at high temperatures and is compact. It is an object of the present invention to provide a comparative electrode that achieves low impedance by significantly increasing the liquid contact area.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The technical measures taken by the present invention to achieve the above object are as follows. That is, the comparative electrode according to the present invention focuses a plurality of capillaries of a silica-based sodium-based or lithium-based glass composition having ionic conductivity, and electrically connects one end side of the focused capillary by a conductor. It is characterized in that a lead wire for extracting a reference potential is connected to the conductor.
[0010]
In the comparative electrode having the above configuration, when it is immersed in the sample, the sample penetrates into the gap between the capillaries and the capillaries by capillary action. A hydration layer rich in Na + with respect to bulk H + is formed on the liquid contact surface of the sample, and in the case of a lithium-based glass composition, a Li + rich with respect to bulk H + is formed on the liquid contact surface on the inner and outer surfaces of the capillary. Is formed, an electromotive force is generated in this hydrated layer, and this is taken out to a lead wire as a reference potential.
[0011]
Since this hydrated layer is rich in Na + or Li +, it is difficult to respond to the pH of the sample, and therefore, the generation of the liquid junction potential and the fluctuation of the reference potential are extremely small.
[0012]
On the other hand, since a plurality of the above-mentioned capillaries forming the hydration layer are converged, the liquid contact area becomes enormous, and low impedance of the hydration layer can be easily achieved.
[0013]
Furthermore, since the liquid junction itself does not exist, problems associated with liquid clogging are unlikely to occur.Even if a part of the capillary is damaged, it can be sufficiently used and easy to handle and store, including maintenance. In addition, the capillary is resistant to heat shock because of its small distortion, and a compact internal electrode-less comparative electrode having no variation in quality characteristics can be formed.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a comparative electrode 1 of the present invention configured without an internal liquid, and is formed, for example, as follows.
[0015]
That is, as shown in FIG. 2, a plurality (several hundreds to thousands) of
[0016]
Then, returning to FIG. 1, one end of the diced electrode material A is molded with a conductive resin, and one end of all the
[0017]
When the comparative electrode 1 having the above configuration is immersed in the sample, as shown in FIG. 3, the sample penetrates into the through hole h of the
[0018]
On the other hand, since a plurality of
[0019]
In the above embodiment, the
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a comparative electrode that is compact, easy to handle and store, can be used at high temperatures, and has low impedance without an internal liquid is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a comparative electrode without an internal liquid.
FIG. 2 is an explanatory view of forming a part of an electrode material by redraw processing, which is partially taken out and enlarged.
FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic sectional view of a comparative electrode of a conventional example.
[Explanation of symbols]
4: Capillary, 5: Conductor, 6: Lead wire.
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