JP4481694B2 - 隔膜型電極 - Google Patents

Description

本発明は、河川・湖沼・海域などの環境基準や汚染指標として使用される溶存酸素を測定する溶存酸素測定器の隔膜型電極に関する。

従来から、河川・湖沼・海域などの環境基準や汚染指標として、水中に溶解されている酸素、すなわち溶存酸素が使用されており、この溶存酸素の測定は、隔膜型電極が設けられた溶存酸素測定器によって行なわれる。隔膜型電極は、一般に図４に示すようにガラス管５０と、ガラス管５０の先端に固定された陽極５２と、ガラス管５０の外周に設けられ、その内面とガラス管５０の間に電解液５４を収容する電解液収容容器５６と、電解液５４に浸された陰極５８と、ガラス管５０と電解液収容容器５６の先端に張設された酸素透過膜６０と、円筒状に形成され、その開口に酸素透過膜６０が位置するように酸素透過膜６０を電解液収容容器５６に固定する酸素透過膜固定具６２と、を備えている（特許文献１及び２参照）。

この隔膜型電極において、酸素透過膜６０は、電解液収容容器５６の先端縁と酸素透過膜固定具６２の開口の内縁によって挟持することによって固定され、ガラス管５０と電解液収容容器５６の先端に張設されている。この酸素透過膜６０は、傷や汚れがある場合、測定に影響を与えるので取り替える必要があり、また、測定を繰り返し行なうと、陰極５８の付近に電解液の結晶化が生じたり、電解液５４が汚れたりする場合があり、この場合も測定に影響を与えるので酸素透過膜６０を一旦取り外して電解液の交換や陰極５８の清掃など電解液収容容器５６内の清掃を行なう必要がある。このような酸素透過膜６０を交換や電解液収容容器５６内の清掃などは、酸素透過膜固定具６２を電解液収容容器５６から取り外すことにより、使用済みの酸素透過膜６０を取り外して、新しい酸素透過膜６０を張り直すことによって行なわれている。

また、陰極５８は、ガラス管５０の外周面に蒸着された鉛から構成されており、その陰極５８に接続されたリード線６４は、ガラス管５０内を通ってガラス管５０の側面に形成された貫通孔６６を通って電解液５４内に誘導され、陰極５８を構成する鉛に接続されている。

特開８−２３３７７５号公報 特開２００１−３３４２１号公報

しかしながら、従来の隔膜型電極は、このような新しい酸素透過膜への交換や電解液収容容器内の清掃などを行なったりする際には、新しい酸素透過膜６０を張り直す必要があるが、酸素透過膜６０の張り付け作業は、熟練した技術を必要とし、酸素透過膜固定具６２を取り付ける際に酸素透過膜６０にしわが生じてしまう場合がある。

また、従来の隔膜型電極は、上述のように陰極５８としてガラス管５０の外周面に蒸着された鉛を使用したり、また陰極５８に接続されたリード線６４を電解液５４内に誘導するためにガラス管５０の外周面に貫通孔６６を形成して、そこをシールする必要があるため、構造が複雑で容易に製造することができない。

そこで、本発明は、熟練した技術がなくても、酸素透過膜にしわを生じさせずに、新しい酸素透過膜への交換や電解液収容容器内の清掃などを行なうことが可能な隔膜型電極を提供することを第１の目的とし、構造が簡易で、容易に製造することが可能な隔膜型電極を提供することを第２の目的とする。

以上の第１の目的を達成するために、本発明は、ガラス管と、該ガラス管の先端に固定された陽極と、前記ガラス管の外周に設けられ、その内面とガラス管の間に電解液を収容する電解液収容容器と、該電解液に浸された陰極と、前記ガラス管の先端に張設された酸素透過膜と、円筒状に形成され、その開口に前記酸素透過膜が位置するように酸素透過膜を電解液収容容器に対して固定する酸素透過膜固定具と、を備えた隔膜型電極であって、前記酸素透過膜固定具は、前記電解液収容容器に対して脱着可能に構成されており、前記酸素透過膜固定具の先端側開口には、全周に亘ってフランジが半径方向内側に向かって突出しており、該フランジの基端側には、弾性部材から構成されるとともに、先端方向に向かってその内径が先細りとなる内周面を有する固定部材が全周に亘って設けられ、前記酸素透過膜は、その周縁が前記フランジと固定部材によって挟持されることによって、前記酸素透過膜固定具に固定され、前記電解液収容容器の内周面の先端には、前記酸素透過膜固定具が前記電解質収容容器に装着される際に、先端部が前記固定部材の内周面を押圧するように先端方向に突出する突出部材が設けられていることを特徴とする。

以上のように、本発明に係る隔膜型電極によれば、前記酸素透過膜は、前記電解液収容容器に対して脱着可能に構成された酸素透過膜固定具に固定されているので、新しい酸素透過膜への交換や電解液収容容器内の清掃などは、酸素透過膜固定具を前記電解液収容容器から取り外し、再度装着するという熟練した技術を要しない簡易な作業によって行なうことができる。酸素透過膜固定具を電解液収容容器に装着する際に前記突出部が押圧する固定部材の内周面は、先端方向に向かってその内径が先細りに形成されており、その固定部材によって酸素透過膜が酸素透過膜固定具に固定されているので、酸素透過膜は、装着の際に半径方向外側に引っ張られ、酸素透過膜の弛みをなくすことができる。特に、本発明においては、突出部材が、酸素透過膜を直接押圧せず、酸素透過膜を固定する固定部材を介して押圧するように構成しているので、たとえ酸素透過膜固定具を電解液収容容器に対して螺着するように構成しても、酸素透過膜は、装着の際にしわが生じることはない。すなわち、突出部材が酸素透過膜を直接押圧するように構成すると、酸素透過膜固定具を螺着の際の電解液収容容器に対する回転により、酸素透過膜にしわを生じさせてしまうが、本発明のように酸素透過膜を固定する固定部材を介して押圧することにより、酸素透過膜にしわを生じさせることはない。また、本発明に係る隔膜型電極によれば、酸素透過膜は、酸素透過膜固定具に固定されており、容易に電解液収容容器に対して取り付けることができるので、酸素透過膜に傷や汚れが付いたり、破れたりしない限り、何度でも再利用することができる。

本発明に係る隔膜電極において、前記突出部材の最先端は、前記酸素透過膜固定具が完全に電解液収容容器に装着された際に、前記酸度透過膜に密着するよう構成されていることが好ましく、このように構成することによって、電解液の先端側をシールすることができる。

また、上記第２の目的を達成するため、本発明は、ガラス管と、該ガラス管の先端に固定された陽極と、前記ガラス管の外周に設けられ、その内面とガラス管の間に電解液を収容する電解液収容容器と、該電解液に浸された陰極と、該陰極に接続された陰極用リード線と、を備えた隔膜型電極であって、前記陰極用リード線は、電解液内を通って誘導されており、前記陰極は、前記陰極用リード線の先端を挟んだ状態で前記ガラス管の周面を覆う鉛板から構成されていることを特徴とする。

以上のように、本発明に係る隔膜型電極によれば、陰極用リード線は、電解液内を通って誘導されており、前記陰極が、前記陰極用リード線の先端を挟んだ状態で前記ガラス管の周面を覆う鉛板から構成されているので、構造が簡易で、容易に製造することができる。

本発明に係る隔膜型電極は、前記陰極よりも基端側で、前記ガラス管の外周面と前記電解液収容容器の内周面の間に設けられ、全周に亘って先端方向にＶ字状溝の開口が向いたＶリングをさらに備えており、該ＶリングのＶ字状溝には、前記陰極用リード線が嵌入可能な嵌入孔が形成されており、前記陰極用リード線は、この嵌入孔を通って電解液内に誘導されていることが好ましく、このようにＶリングは、先端方向、すなわち常圧よりも圧力が高い電解液側に開口が開いたＶ字状溝が形成されているので、Ｖ字状溝が開き、電解液の基端側をシールすることができ、同時に嵌入孔もＶ字状溝に形成されているのでシールすることができる。

以上のように本発明に係る隔膜型電極によれば、熟練した技術がなくても、酸素透過膜にしわを生じさせずに、新しい酸素透過膜への交換や電解液収容容器内の清掃などを行なうことが可能な隔膜型電極を提供することができ、また、構造が簡易で、容易に製造することが可能な隔膜型電極を提供することができる。

次に、本発明に係る隔膜型電極の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る隔膜型電極の正面断面図であり、図２は、本実施例に係る隔膜型電極の先端部分の拡大正面断面図である。本実施例に係る隔膜型電極は、ガラス管１０と、ガラス管１０の先端に固定された陽極１２と、ガラス管１０の外周に設けられ、その内面とガラス管１０の間に電解液１４を収容する電解液収容容器１６と、電解液１４に浸された陰極１８と、ガラス管１０の先端に張設された酸素透過膜２０と、円筒状に形成され、その開口に酸素透過膜２０が位置するように酸素透過膜２０を電解液収容容器１６に対して固定する酸素透過膜固定具２２と、を備えている。

ガラス管１０は、先端から基端に亘って外径が同径である円筒状に形成されており、その先端部には、内径を小さくする小径部１０Ａが形成されている。ガラス管１０の先端は、球面状に形成されており、その先端には、白金又は金などの貴金属からなり、ガラス管１０の先端と整合する球面状に形成された陽極１２が固定されている。この陽極１２には、ガラス管１０の基端の開口からガラス管１０内を通って誘導された陽極用リード線２４が接続されており、この陽極用リード線２４は、その被膜部分を除いた白金線部分のみがガラス管１０の小径部１０Ａ内を通って陽極１２に誘導されるように構成されている。

電解液収容容器１６は、円筒状に形成されており、その先端には、内径を小さくする小径部１６Ａが形成されている。小径部１６Ａの内径は、ガラス管１０の外径よりも若干大きくなるよう構成されており、その中心にガラス管１０の中心が位置するようにガラス管１０の先端側が挿入されている。電解液収容容器１６の側面には、外周面から内周面に亘って貫通する孔２６が形成されており、孔２６を介して電解液収容容器１６内の電解液１４を排出し、又はシリンジなどを用いて電解液１４を注入することができる。この孔２６の内周面には、栓部材２８が螺合可能なねじ溝が形成されている。また、孔２６の外周面側には、径が大きい大径部２６Ａが形成されており、この大径部２６Ａと螺合された栓部材２８のねじ頭２８Ａの間には、Ｏリング３０が介在されている。

陰極１８は、電解液収容容器１６の基端側から電解液１４を通って誘導される陰極用リード線３０に接続されており、この陰極用リード線３０の先端の被膜部分を除いた白金線部分３０Ａを挟んだ状態でガラス管１０の周面を覆う鉛板から構成されている。すなわち、図３に示すように二つ折りされた鉛板の間に陰極用リード線３０の白金線部分３０Ａを挟み、その状態で鉛板をガラス管１０の外周に巻き付ける。そのガラス管１０の外周に巻き付けられた鉛板には、その両端部それぞれを覆うように熱圧縮チューブ３２Ａ、３２Ｂを装着し、これら熱圧縮チューブ３２Ａ、３２Ｂと巻き付けられた鉛板の間にシリコンゴム３４を注入した後、これら熱圧縮チューブ３２Ａ、３２Ｂを圧縮することによりこの鉛板ガラス管１０に固定する。また、基端側の熱圧縮チューブ３２Ｂは、陰極用リード線３０も覆うように設けることにより、陰極用リード線３０の白金線部分３０Ａが電解液に曝されることを防止することができる。

電解液収容容器１６の基端側の内面とガラス管１０の間には、全周に亘ってＶリング３２が設けられている。このＶリング３２は、電解液収容容器１６の先端側、すなわち電解液１４側に向かってＶ字状溝が開口しており、またそのＶ字状溝には、陰極用リード線３０が嵌入可能な嵌入孔３４が形成されている。Ｖリング３２は、このように電解液側に向かってＶ字状溝が開いた状態で設けられており、また、Ｖリング３２を挟んで先端側は、電解液があることから、その基端側に比し高圧である。このため、Ｖリング３２の先端側が開いて電解液の基端側をシールすることが可能であり、同時に陰極用リード線３０が嵌入された嵌入孔３４もシールすることができる。

電解液収容容器１６の先端側の小径部１６Ａは、外径も小径に形成されており、この小径部１６Ａの外周面には、酸素透過膜固定具２２が螺着可能なねじ溝が形成されている。この電解液収容容器１６の小径部１６Ｂには、全周に亘って先端方向に突出し、円筒状に形成された突出部材３６が設けられており、突出部材３６は、弾性を有する部材、例えば合成ゴムから構成されている。この突出部材３６の周縁の先端部分３６Ａは、断面半円状、すなわち丸まっており、その最先端が、球面状に形成された陽極１２の最先端と先端方向にほぼ同位置若しくは若干突出するように形成されている。

酸素透過膜固定具２２の基端側の内周面には、電解液収容容器１６の小径部１６Ｂの外周面に形成されたねじ溝に螺合可能なねじ山が形成されており、これにより酸素透過膜固定具２２は、電解液収容容器１６の先端側に螺着することができる。酸素透過膜固定具２２の先端側開口には、図２に示すように全周に亘ってフランジ３８が半径方向内側に向かって突出しており、このフランジ３８の基端側には、例えば合成ゴムから構成された固定部材４０が全周に亘って設けられている。このフランジ３８の基端側と固定部材４０の先端側によって酸素透過膜２０の周縁を挟持し、これによって酸素透過膜２０を酸素透過膜固定具２２に固定するよう構成されている。固定部材４０は、先端方向に向かってその内径が先細りとなる傾斜からなる内周面４０Ａを有しており、その内周面４０Ａは、酸素透過膜固定具２２を電解液収容容器１６に螺着させる際に、突出部材３６の最先端が酸素透過膜２０に接する前に、突出部材３６の丸まった先端部分３６Ａがその内周面４０Ａを押圧するように形成されている。

このように突出部材３６の最先端が酸素透過膜２０に接する前に、突出部材３６の丸まった先端部分３６Ａが固定部材４０の内周面４０Ａを押圧するように構成されており、またその内周面４０Ａは、先端方向に向かってその内径が先細りとなる傾斜からなるので、酸素透過膜固定具２２を電解液収容容器１６の先端に装着させる際に、酸素透過膜固定具２２を電解液収容容器１６に対して螺進させると、先ず突出部材３６の丸まった先端部分３６Ａが固定部材４０の内周面４０Ａを先端方向に押圧する。内周面４０Ａは、先端方向に押圧されると、先端方向に向かってその内径が先細りとなる傾斜からなるので、半径方向外側に移動して、フランジ３８とともに挟持する酸素透過膜２０を外方向に引っ張り、酸素透過膜２０の弛みをなくす。酸素透過膜固定具２２を電解液収容容器１６に対して螺進させる際に、酸素透過膜２０を半径方向外側に引っ張る固定部材４０は、酸素透過膜２０に対して回転することはないので、酸素透過膜２０の弛みをなくす際にしわを生じさせることはない。そして、さらに酸素透過膜固定具２２を電解液収容容器１６に対して螺進させることにより、突出部材３６の最先端が酸素透過膜２０に密着し、電解液１４の先端側をシールすることができる。

本発明に係る隔膜型電極の実施例の正面断面図である。 本実施例に係る隔膜型電極の先端部分の拡大正面断面図である。 本実施例に係る隔膜型電極に用いられる陰極の組み立て図である。 従来の隔膜型電極の正面断面図である。

符号の説明

１０ ガラス管
１２ 陽極
１４ 電解液
１６ 電解液収容容器
１８ 陰極
２０ 酸素透過膜
２２ 酸素透過膜固定具
３６ 突出部材
３８ フランジ
４０ 固定部材
４０Ａ 内風面

Claims (2)

1. ガラス管と、該ガラス管の先端に固定された陽極と、前記ガラス管の外周に設けられ、その内面とガラス管の間に電解液を収容する電解液収容容器と、該電解液に浸された陰極と、前記ガラス管の先端に張設された酸素透過膜と、円筒状に形成され、その開口に前記酸素透過膜が位置するように酸素透過膜を電解液収容容器に対して固定する酸素透過膜固定具と、を備えた隔膜型電極であって、
   前記酸素透過膜固定具は、前記電解液収容容器に対して脱着可能に構成されており、
   前記酸素透過膜固定具の先端側開口には、全周に亘ってフランジが半径方向内側に向かって突出しており、
   該フランジの基端側には、弾性部材から構成されるとともに、先端方向に向かってその内径が先細りとなる内周面を有する固定部材が全周に亘って設けられ、
   前記酸素透過膜は、その周縁が前記フランジと固定部材によって挟持されることによって、前記酸素透過膜固定具に固定され、
   前記電解液収容容器の内周面の先端には、前記酸素透過膜固定具が前記電解液収容容器に装着される際に、先端部が前記固定部材の内周面を押圧するように先端方向に突出する突出部材が設けられていることを特徴とする隔膜型電極。
2. 前記突出部材の最先端は、前記酸素透過膜固定具が完全に電解液収容容器に装着された際に、前記酸素透過膜に密着するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の隔膜型電極。

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