JP3899352B2 - 電気伝導度センサ - Google Patents

Description

本発明は、電気伝導度センサに関し、特に、海洋等の水域の環境の監視のために水域の電気伝導度を測定するのに好適な電気伝導度センサに関する。

海洋、湖沼、河川等の水域の環境を監視するため、所要の水域の海水又は淡水中に電気伝導度センサを設置し、その電気伝導度を連続計測することが行われている。このような目的で使用される電気伝導度センサにはその水域に棲息する藻類、貝、その他の動植物が電気伝導度センサの電極部に付着し、１週間程度でその計測データの精度が著しく低下する。すなわち、既存の電気伝導度センサとして、電磁誘導セル型、電極型が広く使用されているが、これらのセンサは、センサの測定用電極付近に生物付着が生じると電流や電圧の作動する空間領域が変化するため、計測データの精度が著しく低下するのである。このため、従来では、長期期間連続計測が必要な場合、約１週間間隔で電気伝導度センサの清掃作業が必要となり、計測コストの上昇、計測効率の低下という問題が生じていた。

そこで、センサの周辺部に生物付着防止塗料を塗布したり、生物付着防止塗料を含んだ繊維で編んだネットをセンサに被せる方法により、センサの生物付着を防止する方法（例えば特許文献１）、あるいは特許文献２に開示されているように、センサを外界水から隔離した閉鎖容器（チャンバー）に格納し、計測時のみ外海水をチャンバー内に通水する方式などが提案されている。
特開２００１−２９６２６３号公報 特開平９−２８８１０１号公報

しかし、特許文献１に見られるような前者の方法によると、センサの電極部分への生物付着を直接防止できないため生物付着防止の効果が小さい上に、生物付着防止塗料の効果は通常２、３年しか持続しないため、塗料の塗り直しなどの追加作業が発生するという問題点を有している。なお、電極面に酸化チタンをコーティングし光を照射することにより、電極面の生物付着を防止する方法も提案されているが、この方法の場合には光照射に多大な電力が必要であり、計測機器が大型化するほか、長期連続計測の実績がないので効果が不明であるという問題点を有している。

一方、後者の方法は、付着生物の進入頻度を減らすと共に、チャンバー内に生物付着防止剤を塗布したり、電気分解を行ってチャンバー内の生物を死滅させ生物付着を防止する効果を狙ったものであり、チャンバー、外界水の循環ポンプ等が必要で機構が複雑になり、且つ、電力消費が大きくなるという問題点を有している。また、チャンバー内の付着生物を完全に死滅させることができず、逆にチャンバー内で増殖してしまう場合があるなどの問題点も有している。

本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるようにした電気伝導度センサを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、電気伝導度センサの測定面をワイパーで払掃することにより、測定面への生物付着を防止し、測定面を所要の状態に保つようにしたものである。

請求項１の発明によれば、所要水域中に配置して当該水域の電気伝導度を測定するために用いられる電気伝導度センサであって、該電気伝導度センサは、電極装置と、該電極装置の測定面を払掃するワイパー装置とを備えて成り、前記電極装置は、電圧電極及び電流電極を構成するための複数の円環状の導電部材が複数の円筒状の絶縁筒を介して軸方向に積層されて成っている円筒状部材であって、前記電流電極は前記円筒状部材の一端部と他端部と中央部とに設けられており、前記電圧電極は前記一端部と前記中央部との間に一対設けられると共に前記他端部と前記中央部との間にも一対設けられており、前記測定面は、前記円筒状部材の内側円筒面に前記電圧電極と前記電流電極とが露出している凹凸のない円滑面の状態に形成された円筒状測定面として設けられており、前記ワイパー装置が前記内側円筒面を払掃するための払掃子と該払掃子を前記電極装置の軸線に沿って往復動させるためのワイパー駆動機とを備えて成ることを特徴とする電気伝導度センサが提案される。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記測定面上に露出している前記電圧及び電流電極並びに前記測定面上に形成される電流通路部分が前記ワイパー装置によって払掃される電気伝導度センサが提案される。

本発明によれば、電極装置の測定面をワイパー装置で払掃するので、生物付着防止効果が高く、長期間の連続計測が保守点検作業なしで可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。

図１は、本発明による電気伝導度センサの実施の形態の一例を示す一部断面した正面図、図２はその平面図である。電気伝導度センサ１は、海洋、湖沼、河川等の水域の環境を監視するため、所要水域中に配置して当該水域の電気伝導度を測定するために用いられる電気伝導度センサである。符号２で示されるのは、電気伝導度を測定するための電極を含んで成る電極装置である。電極装置２は、電気伝導度測定用の複数の電極を有し、該複数の電極が測定面上に露出するように設けられた構成となっている。本実施の形態では、電極装置２は電気的絶縁材料から成り、その軸方向に積層された複数の円筒状の絶縁筒２１を備えている。これらの絶縁筒２１の間には比較的薄い円環状の導電部材が電圧電極２２として図示の如く複数個設けられている。また、電圧電極２２よりは厚みを有する円環状の導電部材が電流電極２３として複数個設けられている。これらの電流電極２３は、中央部と両端部とに設けられている。電圧電極２２及び電流電極２３は、絶縁筒２１によって相互に電気的絶縁状態を保っている。

絶縁筒２１、電圧電極２２、電流電極２３はその内径寸法及び外径寸法が同一となっている。したがって、絶縁筒２１、電圧電極２２、電流電極２３が図１に示すように積層されることにより形成された電極装置２は、その外側円筒面２Ａ及び内側円筒面２Ｂが凹凸のない円滑な円筒面を有する円筒状部材となっている。

かくして、電極装置２は、電気的絶縁性を有する絶縁筒２１によって相互に電気的に絶縁されている。複数の電圧電極２２と複数の電流電極２３とを備えており、電極装置２の内側内筒面２Ｂには、複数の電圧電極２２及び電流電極２３が露出している測定面が形成されている。

以上のように構成されている電極装置２は、電気的絶縁性を有する材料から成る外管３の内側に適宜の手段で固定されている。電極装置２の外管３への固定方法は例えば接着剤等による固定であってもよい。

外管３はブラケット４によって支柱５に支持、固定されており、支柱５は装置本体６にねじ止めによりしっかりと固定されている。

装置本体６内には、電源装置、データ変換器、データ記憶器等（図示せず）が収納されており、電極装置２の電圧電極２２及び電流電極２３は図示しないケーブルによって装置本体６内のデータ変換器に電気的に接続されている。装置本体６は水密構造となっているため、電気伝導度センサ１を水中に浸漬した場合でも、装置本体６内に収納されている各電気的部材を水から護ることができる。

電圧電極２２には、装置本体６内の電源装置から測定のために必要な所定の値の電圧が印加されている。したがって、電気伝導度センサ１が水中に、例えば海洋中に配設されると、電極装置２の測定面である内側円筒面２Ｂには電流通路が電流電極２３間に形成され、この電流通路を通って流れる電流が電流電極２３を介してデータ変換器に送られる。

この電流電極２３を介して流れる電流の大きさは、電極装置２の測定面となる内側円筒面２Ｂに接する海水等の状態に依存し、このようにして測定される電気伝導度データは、データ変換器においてその海洋の塩分（ＰＳＵ）の値に変換される。

上述の如くして得られる所要の水域の電気伝導度の値は長期間に亘って収集され、装置本体６内のデータ記憶器に塩分値データとして蓄積される。電気伝導度センサ１からこの塩分値データが適宜に取り出され、この水域の電気伝導度（塩分）の値の監視が行われる。

電極装置２の測定面となる内側円筒面２Ｂに水中の生物や、水藻、貝類等が付着して電気伝導度の計測が不安定になったり、不正確になったりするのを防止するため、電気伝導度センサ１にはワイパー装置１０が設けられている。ワイパー装置１０は電極装置２の測定面である内側円筒面２Ｂを払掃するための装置であり、払掃子１１を備えている。

払掃子１１は中心管１２にワイパーブレード１３を設けたもので、装置本体６内に設けられたワイパー駆動機１４によって電極装置２の中心孔２Ｃ内を往復動する構成となっている。中心管１２の素材は、電気伝導性がないものであれば何でもよい。また、ワイパーブレード１３の材料は、例えば、樹脂、繊維など測定面に滑らかに接する素材であれば何でもよい。

ワイパー駆動機１４は電極装置２の軸線Ｘに沿って往復動するロッド１５を有しており、払掃子１１はロッド１５の先端部に適宜の手段で固着されている。したがって、ロッド１５がワイパー駆動機１４によって中心孔２Ｃ内で往復動することにより、払掃子１１もまた中心孔２Ｃ内で往復動し、このとき払掃子１１のワイパーブレード１３により電極装置２の内側円筒面２Ｂが払掃される。この結果、電極装置２の内側円筒面２Ｂに水中の貝や生物等が付着しても、払掃子１１によりこれらの付着物を速やかに取り除くことができる。したがって、ワイパー駆動機１４により払掃子１１を適宜の間隔で作動させれば、電極装置２の内側円筒面２Ｂに異物が付着するのを有効に防止し、内側円筒面２Ｂを常に測定に適った所要の電気的状態に保持しておくことができる。

この結果、電極装置２における電流や電圧の作動する空間領域の変化を抑え、計測データの精度の低下及び不安定化を防ぐことができる。このため、正確な長期期間連続計測が可能となり、計測コストの低減、計測効率の向上という利点を得ることができる。

図３には、本発明の他の実施の形態の要部が示されている。図３には、電気伝導度センサの電極装置４０とこれに組み合うワイパー装置５０のみが示されている。電極装置４０は電気的絶縁材料から成る板状の基板４１の主平面４１Ａ上に、一対の電圧電極４２と一対の電流電極４３とを設け、電極装置４０が水中に配置されたときに一対の電流電極４３間に主平面４１Ａ上に点線で示されるように電流通路Ｐが形成される構成である。

図３に示した電極装置２０は、電極装置２が円筒面の測定面であったのに対し、測定面が平面となっている点で異なっている。

ワイパー装置５０は、棒状の払掃子５１を、基板４１に取り付けられたワイパー駆動機５２によって、図３に実線で示される位置と二点鎖線で示される位置の間で９０°の払掃往復運動を行わせる構成となっている。これにより、払掃子５１にその長手方向に沿うように取り付けられているワイパーブレード５１Ａで、測定面、すなわち主平面４１Ａを払掃する構成となっている。

図４は、図１に示した電気伝導度センサ１を用いて実際に海洋中の塩分の測定を１ヶ月間行った場合の測定結果を示すグラフである。黒点で示される測定値は、ワイパー装置５０を適宜に作動させながら測定した場合のものであり、１ヶ月間に亘る各測定値が安定して正確に得られていることが判る。

一方、Ｘ点で示される測定値はワイパー装置５０を全く作動させないで測定した場合のものであり測定値が時間の経過と共に変化し、且つ不安定となっていることが判る。

図４に示すように、本発明による電気伝導度センサを用いることにより１ヶ月以上の長期に亘って海洋水の電気伝導度の測定を精度よく、且つ安定に行える。

本発明による電気伝導度センサの実施の形態の一例を示す一部断面した正面図。 図１に示す電気伝導度センサの平面図。 本発明の他の実施の形態の要部を示す図。 図１に示した電気伝導度センサを用いて実際に海洋中の塩分の測定を１ヶ月間行った場合の測定結果を示すグラフ。

符号の説明

１ 電気伝導度センサ
２、４０ 電極装置
２Ａ 外側円筒面
２Ｂ 内側円筒面
２Ｃ 中心孔
３ 外管
６ 装置本体
１０、５０ ワイパー装置
１１、５１ 払掃子
１２ 中心管
１３、５１Ａ ワイパーブレード
１４、５２ ワイパー駆動機
１５ ロッド
２１ 絶縁筒
２２、４２ 電圧電極
２３、４３ 電流電極
４１ 基板
４１Ａ 主平面
Ｐ 電流通路
Ｘ 軸線

Claims (2)

1. 所要水域中に配置して当該水域の電気伝導度を測定するために用いられる電気伝導度センサであって、
   該電気伝導度センサは、電極装置と、該電極装置の測定面を払掃するワイパー装置とを備えて成り、前記電極装置は、電圧電極及び電流電極を構成するための複数の円環状の導電部材が複数の円筒状の絶縁筒を介して軸方向に積層されて成っている円筒状部材であって、前記電流電極は前記円筒状部材の一端部と他端部と中央部とに設けられており、前記電圧電極は前記一端部と前記中央部との間に一対設けられると共に前記他端部と前記中央部との間にも一対設けられており、前記測定面は、前記円筒状部材の内側円筒面に前記電圧電極と前記電流電極とが露出している凹凸のない円滑面の状態に形成された円筒状測定面として設けられており、前記ワイパー装置が前記内側円筒面を払掃するための払掃子と該払掃子を前記電極装置の軸線に沿って往復動させるためのワイパー駆動機とを備えて成ることを特徴とする電気伝導度センサ。
2. 前記測定面上に露出している前記電圧及び電流電極並びに前記測定面上に形成される電流通路部分が前記ワイパー装置によって払掃される請求項１記載の電気伝導度センサ。

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