JP4689085B2

JP4689085B2 - Manufacturing method of electrical conductivity sensor and electrical conductivity sensor

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Publication number: JP4689085B2
Application number: JP2001181359A
Authority: JP
Inventors: 幸雄安原
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2021-06-15
Also published as: JP2002372508A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体に直接接触する一対の電極間に存在する液体の抵抗に基づく電圧降下を測定することにより、これらの液体の電気伝導度を求めて、例えば、透析装置や粉体溶解装置に用いられる液体の濃度を監視したり、半導体製造装置におけるシリコンウェハの洗浄水として用いられる純水の純度を監視したり、あるいは上下水道の消毒剤の濃度や汚れ具合等を監視したりするのに好適な電気伝導度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記した半導体製造装置においては、塩酸、硝酸などの強酸あるいはフッ酸等の薬液による処理槽で不純物を除去する工程を繰り返し、最後にシリコンウェハに付着した薬液を純水で洗浄する工程を経て、シリコンウェハを乾燥させてシリコンウェハの洗浄工程を完了するようにしている。また、透析装置や粉体溶解装置においては、これらの装置の洗浄に逆浸透水（ＲＯ水）が使用されている。
【０００３】
このように、半導体製造装置においては、シリコンウェハの洗浄工程の最終工程でシリコンウェハに付着した薬液を純水で洗浄しており、また透析装置や粉体溶解装置等の医療用機器においては、逆浸透水（ＲＯ水）で洗浄しているので、洗浄に使用した純水や逆浸透水の純度が製品や医療機器の品質に大きく影響を及ぼすこととなる。したがって、純水や逆浸透水の純度を測定することはきわめて重要なことであり、そのために、洗浄に使用した後の純水や逆浸透水の電気伝導度（導電率）を測定して、純水や逆浸透水の純度を計測するようにしている。
【０００４】
上述のような純水や逆浸透水や他の液体の電気伝導度を測定するために、例えば、図８（なお、図８は電気伝導度センサの一例を模式的に示す断面図であり、図８の符号Ｒは電極間の液体の抵抗を示している）に示されるような電気伝導度センサが使用される。ここで、図８に示されるような電気伝導度センサ７０は、軸方向中心部に液体の流路を形成する貫通孔７１ａを備えた円筒状本体７１と、この円筒状本体７１に所定の間隔を隔てて形成された３つの円筒状電極７２，７２，７２とから構成されるものである。なお、円筒状本体７１は成形が容易な合成樹脂あるいはセラミックからなる材料により構成され、円筒状電極７２は耐食性が良好な白金やチタンなどの金属材料から構成されていて、これらが液密に一体化されている。
【０００５】
そして、図８に示すように、３電極の中央に配置された電極Ｙをリード線により電源の一方極（例えば＋側）に接続し、この両側に配置された電極Ｘ，Ｚをリード線により電源の他方極（例えば−側）に接続すれば、３電極式電気伝導度センサとなる。また、３電極の中央に配置された電極Ｙを不使用とし、この両側に配置された一方の電極Ｘを電源の一方極（例えば＋側）に接続し、他方の電極Ｚを電源の他方極（例えば−側）に接続すれば、２電極式電気伝導度センサとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように構成される電気伝導度センサ７０を用いて、液体（例えば、純水や逆浸透水）の電気伝導度（導電率＝１／電気抵抗率）を測定する場合、電源に接続されたリード線を図８に示すように各電極Ｘ，Ｙ，Ｚに接続して、電源から所定の電圧を印加すると、液体の抵抗Ｒを介して、電極Ｙから電極Ｘに向けて（あるいは電極Ｘから電極Ｙに向けて）電流Ｉが流れるとともに、電極Ｙから電極Ｚに向けて（あるいは電極Ｚから電極Ｙに向けて）電流Ｉが流れるようになる。
【０００７】
例えば、電極Ｘと電極Ｙとの間の距離および電極Ｙと電極Ｚとの間の距離を等しくＬ（ｍ）とし、かつ貫通孔７１ａの断面積（液体の流路の断面積）をＡ（ｍ²）とした場合に、各電極間Ｌ（ｍ）に流れる電流Ｉと液体の抵抗Ｒに基づく電圧降下による電圧（Ｖ）を測定することにより、間隔Ｌ（ｍ）における液体の抵抗Ｒ（＝Ｖ／Ｉ）を求めることができ、ひいては液体の電気伝導度（導電率）σ（Ｓ（ジーメンス）／ｍ）を下記の（１）式に基づいて算出することができる。
σ（Ｓ／ｍ）＝Ｌ／Ａ・Ｒ＝Ｌ・Ｉ／Ａ・Ｖ・・・（１）
上記（１）式において、液体の流路の断面積Ａに対する各電極間の距離Ｌの割合（Ｌ／Ａ）を一般的にセル定数Ｋ（Ｋ＝（Ｌ／Ａ）＝σ・Ｒ＝σ・（Ｖ／Ｉ））という。
【０００８】
ここで、各電極Ｙ，Ｘ間あるいはＹ，Ｚ間に印加する電圧を一定とした場合、導電率が小さい液体を測定する場合は、液体自体が持つ抵抗値が大きいためにセル定数を小さくすると電圧降下が所定の範囲内となり、逆に導電率が大きい液体を測定する場合は、液体自体が持つ抵抗値が小さいためにセル定数を大きくすると電圧降下が所定の範囲内となって、測定精度を高めることが可能となる。
【０００９】
この場合、セル定数がばらつくと測定誤差が大きくなるため、上述した円筒状本体７１を精度よく作製する必要がある。このため、円筒状本体７１は成形型を用いて精度よく作製されている。
ところが、上述したように、導電率が小さい液体の場合はセル定数が小さいセンサを用いて導電率を測定し、導電率が大きい液体の場合はセル定数が大きいセンサを用いて導電率を測定する必要があるため、電極などの部品の共通化を図る場合には、セル定数が異なる複数種類の円筒状本体７１を作製しなければならないという問題を生じた。
【００１０】
このように、複数種類の円筒状本体７１を作製すると、高価な成形型も複数種類を用意する必要が生じて、この種の電気伝導度センサのコストが上昇するとともに、開発期間も長時間になるという問題を生じた。また、セル定数が大きい電気伝導度センサの場合、電極などの部品の共通化を図ろうとすると、各電極間の距離Ｌを長くする必要が生じて、必然的に電気伝導度センサ自体のサイズも大きくなる。このため、設置場所のスペースを確保する必要があるが、この種の電気伝導度センサの設置スペースを確保できない場合にはこの種の電気伝導度センサが使用できないという問題を生じた。
【００１１】
そこで、本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであって、セル定数が小さい電極保持部材のみを用いて、導電率が小さい液体であっても導電率が大きい液体であっても正確に導電率を測定できるとともに、限られたスペースであっても設置することができる電気伝導度センサを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、液体の流路の断面積に対する電極間の距離の割合が小さい単セルを備えた電気伝導度センサの製造方法であって、軸方向中心部に液体の流路を有する電極保持体に所定の間隔を隔てて表面が液体に接するように３つの電極を配設して単セルとする単セル作製工程と、この単セルを１つ以上用いて液体の流路が連通するように該液体の流路に対して直列あるいは並列に接続する単セル接続工程と、直列あるいは並列に接続された各単セルにそれぞれ配設された３つの電極の少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続する導電接続工程とを備えるようにしている。
【００１３】
このように、液体の流路の断面積に対する電極間の距離の割合が小さい単セル、即ち、セル定数が小さい単セルを用いて、これらを液体の流路が連通するように直列に接続するとともに、各単セルにそれぞれ配設された３つの電極の少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続すると、導電接続された電極と対極との間に存在する液体の抵抗が単セルを単独で用いた場合よりも大きくなる。このため、この液体の抵抗に基づく電圧降下が増大して、電気伝導度が高い（抵抗率が小さい）液体であっても、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。
【００１４】
また、セル定数が小さい単セルを液体の流路が連通するように並列に接続するとともに、各単セルにそれぞれ配設された３つの電極の少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続すると、導電接続された電極と対極との間に存在する液体に流れる電流が単セルを単独で用いた場合よりも減少して、液体の抵抗に基づく電圧降下が小さくなる。このため、電気伝導度が低い（抵抗率が大きい）液体であっても、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。
この場合、３つの電極の少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続されているので、導電接続された電極と対極との間に存在する液体中にのみ電流が流れるとともに、これらの電極を介して他の部位には漏れ電流（リーク電流）を生じることがない。これにより、流入管および流出管を通して漏れ電流が流れなくなるので、このセンサを用いた機器に漏れ電流による悪影響を生じさせることなく、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。
【００１５】
このように、本発明の製造方法を採用することにより、高価な成形型を１種類だけ作製して、この成形型により１種類の電極保持部材だけを作製することとなるが、この１種類の電極保持部材を用いてセル定数が小さい単セルを形成すると、これらを直列あるいは並列に接続し、かつ単セルにそれぞれ配設された３つの電極の少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続するだけで、電気伝導度が高い（抵抗率が小さい）液体であっても、電気伝導度が低い（抵抗率が大きい）液体であっても、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。
【００１６】
この結果、１種類の成形型を作製するだけで必要とする電極保持部材を作製できるので、この種の電気伝導度センサの開発期間を短くすることが可能になるとともに安価に製造することができるようになる。また、各単セルの電極保持部材に３つの電極を配設し、これらの単セルにそれぞれ配設された３つの電極の少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続するだけであるので、この種の電気伝導度センサを簡単、容易に製造できるようになるとともに自動化も可能となる。
【００１７】
この場合、電気伝導度が高い（抵抗率が小さい）液体の測定用には、直管、Ｕ字状管あるいはＬ字状管からなる接続管を用いて各単セルを液体の流路に対して直列になるように接続して電気伝導度センサを構成するようにすればよいが、設置スペースが狭い場所の場合は長さが短くなるＵ字状管を用いるのが好ましく、また、Ｌ字状等に変形した設置スペースの場合はＬ字状管を用いるのが望ましい。また、電気伝導度が低い（抵抗率が大きい）液体の測定用には、分岐管からなる接続管を用いて各単セルを液体の流路に対して並列になるように接続するのが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の電気伝導度センサの実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。なお、図１は単セルを模式的に示す断面図であり、図２は、図１の単セルを単独で用いて電気伝導度が小さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。図３は、図１の単セルを用いて電気伝導度が大きい液体の測定に適するとともに設置スペースが少ないところでも設置できるように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。図４は、図１の単セルを用いて電気伝導度が大きい液体の測定に適するとともに設置スペースに応じて変形させるように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。
【００１９】
また、図５は、図１の単セルを用いて図３及び図４よりもさらに電気伝導度が大きい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。図６は、図１の単セルを用いて電気伝導度が小さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。図７は、図６の電気伝導度センサよりもさらに電気伝導度が小さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。
【００２０】
１．単セル
本発明に用いられる単セル１０は、軸方向中心部に流路を形成する貫通孔１２を備えた電極保持部材１１と、この電極保持部材１１に等間隔を隔てて形成された複数の電極保持孔１３，１３，１３に嵌入された複数の電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）と、これらを覆う合成樹脂製（例えば変性ＰＰＥ製）のカバー部材１８とから構成されるものである。ここで、電極保持部材１１に形成された電極保持孔１３に複数の電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）を嵌入させて、電極保持部材１１と複数の電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）を一体化させることによりセルが形成されるが、セル定数が小さいセルとするために、各電極保持孔１３間の距離Ｌが短くなるように形成されている。この例においては、例えば、セル定数Ｋが約５．５（１／ｃｍ）になるように貫通孔１２の断面積および各電極保持孔１３間の距離Ｌが設定されている。
【００２１】
電極保持部材１１は合成樹脂材料（例えば変性ＰＰＥ）を成形型を用いて、射出成形あるいは押し出し成形することにより形成されており、貫通孔１２に対して直角方向に所定の間隔を隔てて３つの電極保持孔１３が形成されている。また、電極保持部材１１の両端部は接続部１１ａ，１１ｂが形成されており、一方の接続部１１ａには流入管が接続されて液の流入部となり、他方の接続部１１ｂには流出管が接続されて液の流出部となる。なお、電極保持孔１３の下部には位置決め孔１３ａが形成されており、この位置決め孔１３ａに各電極１５に形成された位置決め突起部１５ｄを圧入することにより各電極１５が電極保持部材１１に取り付けられるようになされている。また、電極保持孔１３の途中には、電極１５を液密に保持することができるようにＯリング１６，１７を収納可能な複数の段部を有する形状に形成されている。
【００２２】
各電極１５は耐食性が良好な白金、チタン等の金属製の円柱体からなり、本体部１５ａを備え、本体部１５ａの上部に鍔部が形成されている。本体部１５ａと鍔部との間は小径部となっており、この小径部と本体部１５ａとの連接部に形成された段部にＯリング１６が配設されている。本体部１５ａの中心部には液体の流路となる横孔１５ｂが本体部１５ａを貫通して形成されており、この横孔１５ｂの直径は電極保持部材１１に形成された貫通孔１２の直径と同一寸法に形成されていて、段差なく連通している。
【００２３】
各電極１５の上部にはねじ部１５ｃが突設されており、このねじ部１５ｃにリード線に形成された端子部材を取り付け、ねじ部１５ｃに螺合するナットを締め付けることにより、リード線は電極１５に接続されるようになる。なお、各電極１５の下部には位置決め突起部１５ｄが形成されており、この位置決め突起部１５ｄを電極保持部材１１に形成された位置決め孔１３ａに圧入することにより電極１５が電極保持部材１１に取り付けられる。また、位置決め突起部１５ｄと本体部１５ａとの連接部に段部が形成されており、この段部にＯリング１７が配設されて電極１５は電極保持部材１１に対して液密に取り付けられこととなる。
【００２４】
カバー部材１８は半角筒状の二部材から構成されるものであって、各部材の両端部に端壁を有するように合成樹脂材料（例えば変性ＰＰＥ）を射出成形あるいは押し出し成形することにより形成されている。カバー部材１８の一側壁には端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成されていて、上述した電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）から延出するリード線が接続されている。そして、電極保持部材１１の両端部はカバー部材１８の両端壁に接着あるいは螺着されていて、電極保持部材１１はカバー部材１８により被覆されている。
【００２５】
ついで、このように構成される電気伝導度センサ１０の組付け方を説明する。まず、各電極１５に形成された横孔１５ｂと電極保持部材１１に形成された貫通孔１２が一致してこれらが連通するように、各電極１５を電極保持部材１１に形成された電極保持孔１３に挿入する。この後、各突起部１５ｄの電極保持部材１１から突出した部分に、それぞれプッシュナットを嵌着させて各電極１５を電極保持部材１１に固定する。ついで、電極１５（Ｘ）から延出するリード線を端子１８ａに接続し、電極１５（Ｙ）から延出するリード線を端子１８ｂに接続し、電極１５（Ｚ）から延出するリード線を端子１８ｃに接続する。この後、カバー部材１８の両端壁を電極保持部材１１の両端部に接着あるいは螺着して、電極保持部材１１をカバー部材１８により被覆する。これにより、部品点数を減らしながら、寸法の精度が安定した単セル１０を簡単、容易に組み付けることが可能となり、組み付けの簡単化および自動化を達成できる。
【００２６】
２．単セルを単独で用いた電気伝導度センサ
ここで、上述のように構成される単セル１０を単独で用いて、電気伝導度が小さい液体の電気伝導度を測定するに適した電気伝導度センサＡを構成する場合、図２に示すように、カバー部材１８に形成された各端子１８ａと１８ｃとをリード線により接続して、これらの両端子１８ａと１８ｃとの間を同電位とした後、端子１８ｃと図示しない制御装置に配設された電源端子の一方極（図２においては−極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された一方の検出端子（図２においては−極）に接続する。また、端子１８ｂと図示しない制御装置に配設された電源端子の他方極（図２においては＋極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された他方の検出端子（図２においては＋極）に接続する。これより、単セル１０を単独で用いた電気伝導度センサＡとなる。
【００２７】
ここで、接続部１１ａに流入管を接続し、接続部１１ｂに流出管を接続して、流入管より液体を流入させるともに、各端子１８ａ，１８ｂに電源を印加することにより、液体の抵抗に基づく電圧降下が電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｙ）との間、および電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間に生じることとなる。この電圧降下が検出信号となって制御装置の導電率検出回路に入力され、導電率検出回路にて所定の演算処理がなされて、制御装置の表示部に液体の電気伝導度（導電率）が表示されるようになる。
【００２８】
この場合、電極保持部材１１の中央に配置された電極１５（Ｙ）と、この両側に配置された電極１５（Ｘ）および電極１５（Ｚ）との間にそれぞれ検出電流が流れる３電極式であるので、これらの電極間以外にリーク電流が生じることなく、精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。これにより、流入管および流出管から先の部分に漏れ電流が流れなくなるので、この電気伝導度センサＡを用いた機器に漏れ電流による悪影響を生じさせることが防止できるようになる。また、セル定数が小さい単セル１０を単独で用いているので、電気伝導度が低い（抵抗値が大きい）液体の電気伝導度を正確に測定することができる。
【００２９】
なお、このように構成される電気伝導度センサＡにおいて、電極保持部材１１の端部の接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタなどの温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め配設するようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された温度検出端子に接続することにより、導電率検出回路を温度補償することが可能となって、液体の電気伝導度（導電率）をさらに正確に求めることができるようになる。
【００３０】
３．単セルを用いて設置スペースが少ないところでも設置できる電気伝導度センサ
この電気伝導度センサＢは、図３に示すように、Ｕ字状の接続管２０により２つの単セル１０，１０を直列に接続して構成されるものである。この場合、一方の単セル１０の接続部１１ｂに接続管２０の一端部を接続し、他方の単セル１０の接続部１１ａに接続管２０の他端部を接続しているため、単セル１０，１０を２個接続しても電気伝導度センサＢの長さは単セル１０の１個分の長さより若干長くなるだけであるため、設置スペースが少ないところでも設置できるようになる。
【００３１】
そして、この電気伝導度センサＢを構成する場合、まず、単セル１０のカバー部材１８の両端部に配置された端子１８ａおよび１８ｃを使用して（即ち、中央に配置された端子１８ｂを不使用とし）、２つの単セル１０，１０の端子１８ａ同士および端子１８ｃ同士をそれぞれリード線により接続する。なお、図３においては、上部の単セル１０の電極１５（Ｘ）（あるいは電極１５（Ｚ））と下部の単セル１０の端子１８ａ（あるいは端子１８ｃ）が直接接続されているが、これは電極１５（Ｘ）同士あるいは電極１５（Ｚ）同士が電気的に接続されていることを示しているだけで、実際には、端子１８ａ同士および端子１８ｃ同士が接続されている。
【００３２】
ついで、端子１８ｃと図示しない制御装置に配設された電源端子の一方極（図３においては＋極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された一方の検出端子（図３においては＋極）に接続する。また、端子１８ａと図示しない制御装置に配設された電源端子の他方極（図３においては−極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された他方の検出端子（図３においては−極）に接続する。これより、２つの単セル１０，１０が直列に接続された電気伝導度センサＢとなる。
【００３３】
ここで、図３の上部の単セル１０の接続部１１ａに流入管を接続し、下部の単セル１０の接続部１１ｂに流出管を接続して、流入管より液体を流入させるともに、各端子１８ａ，１８ｃに電源を印加することにより、液体の抵抗に基づく電圧降下が上部の単セル１０の電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｚ）との間、および下部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との間に生じることとなる。この電圧降下が検出信号となって制御装置の導電率検出回路に入力され、導電率検出回路にて所定の演算処理がなされて、制御装置の表示部に液体の電気伝導度（導電率）が表示されるようになる。
【００３４】
この場合、電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｚ）との距離は２Ｌとなるので、上述の場合のように単セル１０を単独で用いた場合の電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｙ）との距離Ｌの２倍（即ち、抵抗値も２倍）となって電圧降下も２倍となる。このため、単セル１０を単独で用いた場合の２倍程度電気伝導度が高い（抵抗値が小さい）液体であっても精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。そして、上部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と上部の単セル１０の電極１５（Ｘ）との間、および上部の単セル１０の電極１５（Ｚ）を介して接続された下部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と下部の単セル１０の電極１５（Ｘ）との間にそれぞれ検出電流が流れる３電極式であるので、Ｕ字状の接続管２０、流入管および流出管から先の部分などにリーク電流を生じることなく、精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。これにより、この電気伝導度センサＢを用いた機器にも漏れ電流による悪影響を防止できるようになる。
【００３５】
なおこの場合においても、電気伝導度センサＢの上部あるいは下部に配置された単セル１０，１０のいずれか一方あるいは両方に、電極保持部材１１の端部の接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタなどの温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め配設するようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された温度検出端子に接続することにより、導電率検出回路を温度補償することが可能となって、液体の電気伝導度（導電率）をさらに正確に求めることができるようになる。
【００３６】
４．単セルを用いて設置スペースに応じて変形させた電気伝導度センサ
この電気伝導度センサＣは、図４に示すように、Ｌ字状の接続管３０により２つの単セル１０，１０を直列に接続して構成されるものである。この場合、一方の単セル１０の接続部１１ｂに接続管３０の一端部を接続し、他方の単セル１０の接続部１１ａに接続管３０の他端部を接続しているため、設置スペースがＬ字状に変形した場所であっても設置できるようになる。この電気伝導度センサＣにおいても、端子１８ａおよび１８ｃの接続は図３の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３７】
そして、この電気伝導度センサＣにおいて、図４の下部の単セル１０の接続部１１ａに流入管を接続し、上部の単セル１０の接続部１１ｂに流出管を接続して、流入管より液体を流入させるともに、各端子１８ａ，１８ｃに電源を印加することにより、液体の抵抗に基づく電圧降下が下部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との間、および上部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との間に生じることとなるが、単セル１０を単独で用いた場合の電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｙ）との距離Ｌの２倍（即ち、抵抗値も２倍）となって電圧降下も２倍となる。
【００３８】
このため、単セル１０を単独で用いた場合の２倍程度電気伝導度が高い（抵抗値が小さい）液体であっても精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。そして、下部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と下部の単セル１０の電極１５（Ｘ）との間、および下部の単セル１０の電極１５（Ｚ）を介して接続された上部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と上部の単セル１０の電極１５（Ｘ）との間にそれぞれ検出電流が流れる３電極式であるので、Ｌ字状の接続管３０、流入管および流出管から先の部分などにリーク電流を生じることなく、精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。これにより、この電気伝導度センサＣを用いた機器にも漏れ電流による悪影響を防止できるようになる。
【００３９】
なおこの場合においても、電気伝導度センサＣの下部あるいは上部に配置された単セル１０，１０のいずれか一方あるいは両方に、電極保持部材１１の端部の接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタなどの温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め配設するようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された温度検出端子に接続することにより、導電率検出回路を温度補償することが可能となって、液体の電気伝導度（導電率）をさらに正確に求めることができるようになる。
【００４０】
５．単セルを用いて電気伝導度がさらに大きい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサ
この電気伝導度センサＤは、図５に示すように、２つの接続用直管４１，４２を用いて、３つの単セル１０，１０，１０を直列に接続して構成されるものである。この場合、図５の左方の単セル１０の接続部１１ｂに接続用直管４１の一端部が接続され、中央の単セル１０の接続部１１ａに接続用直管４１の他端部が接続され、中央の単セル１０の接続部１１ｂに接続用直管４２の一端部が接続され、右方の単セル１０の接続部１１ａに接続用直管４２の他端部が接続されている。
【００４１】
この電気伝導度センサＤを構成する場合、まず、図５の左方および右方の単セル１０のカバー部材１８の両端部に配置された端子１８ａおよび１８ｃを使用して（即ち、中央に配置された端子１８ｂを不使用とし）、中央の単セル１０の端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃを使用する。そして、左方の単セル１０の端子１８ｃと中央の単セル１０の端子１８ａをリード線により接続してこれらを同電位にするとともに、中央の単セル１０の端子１８ｃと右方の単セル１０の端子１８ａをリード線により接続してこれらを同電位にする。また、左方の単セル１０の端子１８ａと右方の単セル１０の端子１８ｃをリード線により接続してこれらを同電位にする。
【００４２】
ついで、中央の単セル１０の端子１８ｂと図示しない制御装置に配設された電源端子の一方極（図５においては＋極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された一方の検出端子（図５においては＋極）に接続する。また、右方の単セル１０の端子１８ｃと図示しない制御装置に配設された電源端子の他方極（図５においては−極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された他方の検出端子（図５においては−極）に接続する。これより、３つの単セル１０，１０，１０が直列に接続された電気伝導度センサＤとなる。
【００４３】
ここで、図５の左方の単セル１０の接続部１１ａに流入管を接続し、右方の単セル１０の接続部１１ｂに流出管を接続して、流入管より液体を流入させるともに、中央の単セル１０の端子１８ｂと右方の単セルの端子１８ｃに電源を印加することにより、液体の抵抗に基づく電圧降下が、中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および左方の単セル１０の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との間に生じるとともに、中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間および右方の単セル１０の電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｚ）との間に生じることとなる。この電圧降下が検出信号となって制御装置の導電率検出回路に入力され、導電率検出回路にて所定の演算処理がなされて、制御装置の表示部に液体の電気伝導度（導電率）が表示されるようになる。
【００４４】
この場合、中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および左方の単セル１０の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との距離、あるいは中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間および右方の単セル１０の電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｚ）との距離は３Ｌとなるので、上述の場合のように単セル１０を単独で用いた場合の電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｙ）との距離Ｌの３倍（即ち、抵抗値も３倍）となって電圧降下も３倍となる。
このため、電気伝導度がさらに高い（抵抗値がさらに小さい）液体であっても精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。そして、中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間、左方の単セル１０の電極１５（Ｚ）と電極１５（Ｘ）との間、および中央の単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間、右方の単セル１０の電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｚ）との間にそれぞれ検出電流が流れる３電極式であるので、接続用直管４１，４２、流入管および流出管から先の部分などにリーク電流を生じることなく、精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。これにより、この電気伝導度センサＤを用いた機器にも漏れ電流による悪影響を防止できるようになる。
【００４５】
この場合においても、電気伝導度センサＤの左右あるいは中央に配置された単セル１０，１０，１０のいずれか１つあるいはすべてに、電極保持部材１１の端部の接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタなどの温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め配設するようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された温度検出端子に接続することにより、導電率検出回路を温度補償することが可能となって、液体の電気伝導度（導電率）をさらに正確に求めることができるようになる。
なお、単セル１０の直列接続は３個に限らず、４個、５個等の複数個を上述と同様に接続すれば、電圧降下も４倍、５倍と接続個数に応じて増加するため、さらに電気伝導度が高い（抵抗値が小さい）液体の電気伝導度を精度よく計測することが可能となる。
【００４６】
６．単セルを用いて電気伝導度がさらに小さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサ
この電気伝導度センサＥは、図６に示すように、二股に分岐した接続用分岐管５１，５２を２個用いて、２つの単セル１０，１０を並列に接続して構成されるものである。この場合、２つの単セル１０，１０の接続部１１ａ，１１ａを分岐管５１の分岐部にそれぞれ接続し、２つの単セル１０，１０の接続部１１ｂ，１１ｂを分岐管５２の分岐部にそれぞれ接続するようにしている。
【００４７】
そして、この電気伝導度センサＥを構成する場合、まず、各単セル１０，１０の端子１８ａ同士、端子１８ｂ同士および端子１８ｃ同士をそれぞれリード線により接続する。なお、図６においては、上部の単セル１０の電極１５（Ｘ）と下部の単セル１０の端子１８ａ、上部の単セル１０の電極１５（Ｙ）と下部の単セル１０の端子１８ｂ、および上部の単セル１０の電極１５（Ｚ）と下部の単セル１０の端子１８ｃが直接接続されているが、これは電極１５（Ｘ）同士、電極１５（Ｙ）同士あるいは電極１５（Ｚ）同士が電気的に接続されていることを示しているだけで、実際には、端子１８ａ同士、端子１８ｂ同士および端子１８ｃ同士が接続されている。
【００４８】
ついで、図６の上部の単セル１０の各端子１８ａと１８ｃとをリード線で接続して、これらの両端子１８ａと１８ｃとの間を同電位とした後、上部の単セル１０の端子１８ｃと図示しない制御装置に配設された電源端子の一方極（図６においては−極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された一方の検出端子（図６においては−極）に接続する。また、上部の単セル１０の端子１８ｂと図示しない制御装置に配設された電源端子の他方極（図６においては＋極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された他方の検出端子（図６においては＋極）に接続する。これより、２つの単セル１０，１０が並列に接続された電気伝導度センサＥとなる。
【００４９】
ここで、図６の接続用分岐管５１に流入管を接続し、接続用分岐管５２に流出管を接続して、流入管より液体を流入させるともに、図６の上部の単セル１０の各端子１８ｂ，１８ｃ間に電源を印加することにより、液体の抵抗に基づく電圧降下が各単セル１０，１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間およ電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間に生じることとなる。この電圧降下が検出信号となって制御装置の導電率検出回路に入力され、導電率検出回路にて所定の演算処理がなされて、制御装置の表示部に液体の電気伝導度（導電率）が表示されるようになる。
【００５０】
この場合、上部の単セル１０と下部の単セル１０とは並列に接続されているため、電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間に流れる電流は、上述の場合のように単セル１０を単独で用いた場合の１／２になるため、電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｙ）との間の電圧降下は１／２倍となる。このため、単セル１０を単独で用いた場合の１／２倍程度電気伝導度が低い（抵抗値が大きい）液体であっても精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。そして、上部および下部の各単セル１０の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間にそれぞれ検出電流が流れる３電極式であるので、接続用分岐管５１，５２、流入管および流出管から先の部分などにリーク電流を生じることなく、精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。これにより、この電気伝導度センサＥを用いた機器にも漏れ電流による悪影響を防止できるようになる。
【００５１】
この場合においても、電気伝導度センサＥの上部あるいは下部に配置された単セル１０，１０のいずれか一方あるいは両方に、電極保持部材１１の端部の接続部１１ｂ側（流出側）に図示しないサーミスタなどの温度検出素子を貫通孔１２内に突出して予め配設するようにし、かつ温度検出素子の出力リード線を図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された温度検出端子に接続することにより、導電率検出回路を温度補償することが可能となって、液体の電気伝導度（導電率）をさらに正確に求めることができるようになる。
【００５２】
なお、図７に示す電気伝導度センサＦは、ｎ個に分岐した接続用分岐管６１，６２を２個用いて、ｎ個の単セル１０，１０，１０・・・を並列に接続して構成されるものであって、ｎ個の単セル１０，１０，１０・・・の接続部１１ａ，１１ａ，１１ａ・・・を分岐管６１の分岐部にそれぞれ接続し、ｎ個の単セル１０，１０，１０・・・の接続部１１ｂ，１１ｂ，１１ｂ・・・を分岐管６２の分岐部にそれぞれ接続するようにして電気伝導度センサＦを構成している。そして、この電気伝導度センサＦにあって、各単セル１０，１０，１０・・・の端子１８ａ，１８ａ，１８ａ・・・同士、端子１８ｂ，１８ｂ，１８ｂ・・・同士および端子１８ｃ，１８ｃ，１８ｃ・・・同士をそれぞれリード線により接続して、上、下に配置された各単セル１０，１０，１０・・・はｎ個が並列に接続されている。
【００５３】
ついで、図７の最上部の単セル１０の端子１８ａと１８ｃをリード線で接続して、これらの両端子１８ａと１８ｃとの間を同電位とした後、最上部の単セル１０の端子１８ｃと図示しない制御装置に配設された電源端子の一方極（図７においては−極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された一方の検出端子（図７においては−極）に接続する。また、最上部の単セル１０の端子１８ｂと図示しない制御装置に配設された電源端子の他方極（図７においては＋極）をリード線で接続するとともに、図示しない制御装置の導電率検出回路に形成された他方の検出端子（図７においては＋極）に接続する。これより、ｎ個の単セル１０，１０，１０・・・が並列に接続された電気伝導度センサＦとなる。
【００５４】
この場合、電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間に流れる電流は、単セル１０を単独で用いた場合の１／ｎになるため、電極１５（Ｘ）と電極１５（Ｙ）との間の電圧降下は１／ｎ倍となる。これにより、単セル１０を単独で用いた場合の１／ｎ倍程度電気伝導度が低い（抵抗値が大きい）液体であっても精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。そして、各単セル１０，１０，１０・・・の電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｘ）との間および電極１５（Ｙ）と電極１５（Ｚ）との間にそれぞれ検出電流が流れる３電極式であるので、接続用分岐管６１，６２、流入管および流出管から先の部分などにリーク電流を生じることなく、精度よく電気伝導度を計測することが可能となる。これにより、この電気伝導度センサＦを用いた機器にも漏れ電流による悪影響を防止できるようになる。
【００５５】
上述したように、本発明においては、高価な成形型を１種類だけ作製して、この成形型により作製された１種類の電極保持部材１１を用いてセル定数が小さい単セル１０を作製する。ついで、これらの単セル１０を直列あるいは並列に接続し、かつ単セル１０に配設された３つの電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）にそれぞれ接続された端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続するようにしている。このため、電気伝導度が高い（抵抗率が小さい）液体であっても、電気伝導度が低い（抵抗率が大きい）液体であっても、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。
【００５６】
そして、セル定数が小さい単セル１０を用いて、これらを液体の流路が連通するように直列に接続するとともに、各単セルにそれぞれ配設された３つの電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）にそれぞれ接続された端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続すると、導電接続された電極と対極との間に存在する液体の抵抗が大きくなって、この液体の抵抗に基づく電圧降下が単セル１０を単独で用いた場合よりも増大する。これにより、電気伝導度が高い（抵抗率が小さい）液体であっても、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。
【００５７】
また、セル定数が小さい単セル１０を液体の流路が連通するように並列に接続するとともに、各単セル１０にそれぞれ配設された３つの電極１５（Ｘ），１５（Ｙ），１５（Ｚ）にそれぞれ接続された端子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの少なくとも２つを用いて３電極式センサとなるように導電接続すると、導電接続された電極と対極との間に存在する液体に流れる電流が減少して、この液体の抵抗に基づく電圧降下が単セルを単独で用いた場合よりも小さくなる。これにより、電気伝導度が低い（抵抗率が大きい）液体であっても、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。そして、導電接続された電極と対極との間に存在する液体中にのみ電流が流れるので、リーク電流を生じることなく、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。これにより、流入管および流出管を通して漏れ電流が流れなくなるので、このセンサを用いた機器に漏れ電流による悪影響を生じさせることなく、精度よく電気伝導度を測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】単セルを模式的に示す断面図である。
【図２】図１の単セルを単独で用いて電気伝導度が小さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。
【図３】図１の単セルを用いて電気伝導度が大きい液体の測定に適するとともに設置スペースが少ないところでも設置できるように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。
【図４】図１の単セルを用いて電気伝導度が大きい液体の測定に適するとともに設置スペースに応じて変形させるように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。
【図５】図１の単セルを用いて図３及び図４よりもさらに電気伝導度が大きい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。
【図６】図１の単セルを用いて電気伝導度が小さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。
【図７】図６の電気伝導度センサよりもさらに電気伝導度が小さい液体の測定に適するように構成した電気伝導度センサを模式的に示す断面図である。
【図８】従来の電気伝導度センサの一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０…単セル、１１電極保持部材、１１ａ，１１ｂ…接続部、１２…貫通孔、１３…電極保持孔、１３ａ…位置決め孔、１５（Ｘ）（Ｙ）（Ｚ）…電極、１５ａ…本体部、１５ｂ…横孔、１５ｃ…ねじ部、１５ｄ…位置決め突起部、１６，１７…Ｏリング、１８…カバー部材、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…端子、２０…接続管、３０…接続管、４１，４２…接続用直管、５１，５２…接続用分岐管、６１，６２…接続用分岐管、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ．Ｆ…電気伝導度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention determines the electrical conductivity of these liquids by measuring the voltage drop based on the resistance of the liquid existing between a pair of electrodes that are in direct contact with the liquid, and is used, for example, in a dialysis machine or a powder dissolution apparatus. Suitable for monitoring the concentration of liquid used, monitoring the purity of pure water used as cleaning water for silicon wafers in semiconductor manufacturing equipment, or monitoring the concentration of water and sewage disinfectants, the degree of contamination, etc. The present invention relates to an electrical conductivity sensor.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing apparatus described above, the process of removing impurities in a treatment tank with a chemical solution such as strong acid such as hydrochloric acid or nitric acid or hydrofluoric acid is repeated, and finally the step of cleaning the chemical solution adhering to the silicon wafer with pure water, The silicon wafer is dried to complete the silicon wafer cleaning process. Further, in dialysis machines and powder dissolving apparatuses, reverse osmosis water (RO water) is used for washing these apparatuses.
[0003]
Thus, in the semiconductor manufacturing apparatus, the chemical solution adhering to the silicon wafer in the final step of the silicon wafer cleaning process is washed with pure water, and in medical equipment such as a dialysis machine and a powder dissolution apparatus, Since it is washed with reverse osmosis water (RO water), the purity of pure water or reverse osmosis water used for washing greatly affects the quality of products and medical devices. Therefore, it is extremely important to measure the purity of pure water and reverse osmosis water. For this purpose, the electrical conductivity (conductivity) of pure water and reverse osmosis water after being used for cleaning is measured, The purity of pure water and reverse osmosis water is measured.
[0004]
In order to measure the electrical conductivity of pure water, reverse osmosis water or other liquid as described above, for example, FIG. 8 (Note that FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of an electrical conductivity sensor, An electrical conductivity sensor as shown in FIG. 8 indicates the resistance of the liquid between the electrodes). Here, an electrical conductivity sensor 70 as shown in FIG. 8 includes a cylindrical main body 71 provided with a through hole 71a that forms a liquid flow path in the center in the axial direction, and a predetermined interval between the cylindrical main body 71. It is comprised from the three cylindrical electrodes 72,72,72 formed in gap. The cylindrical main body 71 is made of a material made of a synthetic resin or ceramic that can be easily molded, and the cylindrical electrode 72 is made of a metal material such as platinum or titanium having good corrosion resistance. It has become.
[0005]
Then, as shown in FIG. 8, the electrode Y arranged at the center of the three electrodes is connected to one pole (for example, + side) of the power source by a lead wire, and the electrodes X and Z arranged on both sides are connected by the lead wire. If connected to the other pole (for example, the negative side) of the power source, a three-electrode electric conductivity sensor is obtained. Further, the electrode Y arranged at the center of the three electrodes is not used, one electrode X arranged on both sides thereof is connected to one pole (for example, + side) of the power supply, and the other electrode Z is connected to the other pole of the power supply. If connected to (for example, the negative side), a two-electrode conductivity sensor is obtained.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when measuring the electrical conductivity (conductivity = 1 / electrical resistivity) of a liquid (for example, pure water or reverse osmosis water) using the electrical conductivity sensor 70 configured as described above, When the connected lead wire is connected to each of the electrodes X, Y, and Z as shown in FIG. 8 and a predetermined voltage is applied from the power source, the electrode Y is directed to the electrode X via the resistance R of the liquid ( Alternatively, the current I flows from the electrode X to the electrode Y, and the current I flows from the electrode Y to the electrode Z (or from the electrode Z to the electrode Y).
[0007]
For example, the distance between the electrode X and the electrode Y and the distance between the electrode Y and the electrode Z are equally L (m), and the cross-sectional area of the through hole 71a (the cross-sectional area of the liquid flow path) is A ( m ² ), By measuring the voltage (V) due to the voltage drop based on the current I flowing between the electrodes L (m) and the resistance R of the liquid, the resistance R of the liquid at the interval L (m) (= V / I) can be obtained, and by extension, the electrical conductivity (conductivity) σ (S (Siemens) / m) of the liquid can be calculated based on the following equation (1).
σ (S / m) = L / A · R = L · I / A · V (1)
In the above equation (1), the ratio (L / A) of the distance L between the electrodes to the cross-sectional area A of the liquid flow path is generally expressed as a cell constant K (K = (L / A) = σ · R = σ (V / I))
[0008]
Here, when the voltage applied between the electrodes Y and X or between the electrodes Y and Z is constant, when measuring a liquid with low conductivity, the resistance value of the liquid itself is large, so the cell constant is reduced. When measuring a liquid whose voltage drop is within the specified range and conversely having high conductivity, if the cell constant is increased because the resistance value of the liquid itself is small, the voltage drop will be within the specified range, resulting in measurement accuracy. Can be increased.
[0009]
In this case, since the measurement error increases when the cell constant varies, it is necessary to manufacture the cylindrical main body 71 described above with high accuracy. For this reason, the cylindrical main body 71 is accurately manufactured using a molding die.
However, as described above, in the case of a liquid having a low conductivity, the conductivity is measured using a sensor having a small cell constant, and in the case of a liquid having a high conductivity, the conductivity is measured using a sensor having a large cell constant. Therefore, there is a problem that a plurality of types of cylindrical main bodies 71 having different cell constants have to be produced in order to share parts such as electrodes.
[0010]
As described above, when a plurality of types of cylindrical main bodies 71 are produced, it is necessary to prepare a plurality of types of expensive molds. This increases the cost of this type of conductivity sensor and also increases the development period. The problem of becoming. Further, in the case of an electrical conductivity sensor having a large cell constant, when trying to share parts such as electrodes, it becomes necessary to increase the distance L between the electrodes, and the size of the electrical conductivity sensor itself is inevitably increased. growing. For this reason, it is necessary to secure a space for the installation location, but this type of electrical conductivity sensor cannot be used when the installation space for this type of electrical conductivity sensor cannot be secured.
[0011]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and only an electrode holding member having a small cell constant is used, and even a liquid having a low conductivity is a liquid having a high conductivity. It is an object of the present invention to provide an electrical conductivity sensor that can accurately measure the conductivity even in a limited space and can be installed even in a limited space.
[0012]
[ Means for solving the problem ]
In order to achieve the above object, the present invention relates to the ratio of the distance between the electrodes to the cross-sectional area of the liquid flow path. Meeting A method of manufacturing an electrical conductivity sensor having a small single cell, in which three electrodes are arranged on an electrode holder having a liquid flow path at the center in the axial direction so that the surface is in contact with the liquid at a predetermined interval. A single-cell manufacturing step for providing a single cell, and a single-cell connecting step for connecting the liquid flow path in series or in parallel so that the liquid flow path is communicated using one or more single cells. And a conductive connection step of conductively connecting to form a three-electrode sensor using at least two of the three electrodes respectively disposed in each single cell connected in series or in parallel.
[0013]
in this way, A single cell with a small ratio of the distance between the electrodes to the cross-sectional area of the liquid flow path, that is, a single cell with a small cell constant These are connected in series so that the liquid flow paths communicate with each other, and at least two of the three electrodes respectively disposed in each single cell are used for conductive connection so as to become a three-electrode sensor. Then, the resistance of the liquid existing between the conductively connected electrode and the counter electrode becomes larger than when a single cell is used alone. For this reason, the voltage drop based on the resistance of this liquid increases, and even if it is a liquid with high electrical conductivity (low resistivity), it becomes possible to measure electrical conductivity accurately.
[0014]
Further, the single cells having a small cell constant are connected in parallel so that the liquid flow paths communicate with each other, and at least two of the three electrodes respectively disposed in each single cell are used to form a three-electrode sensor. When the conductive connection is made, the current flowing in the liquid existing between the conductively connected electrode and the counter electrode is reduced as compared with the case where the single cell is used alone, and the voltage drop based on the resistance of the liquid is reduced. For this reason, even if it is a liquid with low electrical conductivity (high resistivity), electrical conductivity can be measured accurately.
In this case, since at least two of the three electrodes are conductively connected to form a three-electrode sensor, a current flows only in the liquid existing between the conductively connected electrode and the counter electrode, Leakage current (leakage current) does not occur in other parts via these electrodes. As a result, the leakage current does not flow through the inflow pipe and the outflow pipe, so that the electrical conductivity can be accurately measured without causing an adverse effect due to the leakage current on the device using this sensor.
[0015]
As described above, by adopting the manufacturing method of the present invention, only one type of expensive molding die is produced, and only one type of electrode holding member is produced by this molding die. When a single cell having a small cell constant is formed using the electrode holding member, these are connected in series or in parallel, and a three-electrode sensor is formed by using at least two of the three electrodes respectively disposed in the single cell. In this way, it is possible to accurately measure the electrical conductivity of a liquid having a high electrical conductivity (low resistivity) or a liquid having a low electrical conductivity (large resistivity) simply by conducting a conductive connection. It becomes like this.
[0016]
As a result, a necessary electrode holding member can be produced simply by producing one type of mold, so that the development period of this type of electrical conductivity sensor can be shortened and can be produced at low cost. It becomes like this. Also, three electrodes are disposed on the electrode holding member of each single cell, and at least two of the three electrodes respectively disposed on these single cells are conductively connected to form a three-electrode sensor. Therefore, this type of electrical conductivity sensor can be easily and easily manufactured and can be automated.
[0017]
In this case, for the measurement of a liquid having high electrical conductivity (low resistivity), each single cell is connected to the liquid flow path using a connecting pipe made of a straight pipe, a U-shaped pipe or an L-shaped pipe. However, it is preferable to use a U-shaped tube having a shorter length when the installation space is narrow, and the L-shaped tube may be used. In the case of an installation space deformed into a shape or the like, it is desirable to use an L-shaped tube. For measurement of a liquid with low electrical conductivity (high resistivity), it is desirable to connect each single cell in parallel to the liquid flow path using a connecting pipe made of a branch pipe. .
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, embodiment of the electrical conductivity sensor of this invention is described based on FIGS. 1 is a cross-sectional view schematically showing a single cell, and FIG. 2 shows an electric conductivity sensor configured to be suitable for measurement of a liquid having a low electric conductivity by using the single cell of FIG. 1 alone. It is sectional drawing shown typically. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor that is suitable for measurement of a liquid having a high electrical conductivity using the single cell of FIG. 1 and can be installed even in a small installation space. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor that is suitable for measurement of a liquid having a high electrical conductivity using the single cell of FIG. 1 and is deformed according to the installation space.
[0019]
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor configured to be suitable for measurement of a liquid having a higher electrical conductivity than that of FIGS. 3 and 4 using the single cell of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor configured to be suitable for measurement of a liquid having low electrical conductivity using the single cell of FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor configured to be suitable for measurement of a liquid having a smaller electrical conductivity than that of FIG.
[0020]
1. Single cell
A single cell 10 used in the present invention includes an electrode holding member 11 having a through hole 12 that forms a flow path in the axial center, and a plurality of electrode holdings formed on the electrode holding member 11 at equal intervals. A plurality of electrodes 15 (X), 15 (Y), 15 (Z) inserted into the holes 13, 13, 13 and a cover member 18 made of synthetic resin (for example, made of modified PPE) covering these electrodes are configured. Is. Here, the electrode holding member 11 and the plurality of electrodes 15 (X) are inserted into the electrode holding holes 13 formed in the electrode holding member 11 by inserting the plurality of electrodes 15 (X), 15 (Y), and 15 (Z). , 15 (Y), 15 (Z) are integrated to form a cell, but in order to obtain a cell having a small cell constant, the distance L between each electrode holding hole 13 is formed to be short. Yes. In this example, for example, the cross-sectional area of the through-hole 12 and the distance L between the electrode holding holes 13 are set so that the cell constant K is about 5.5 (1 / cm).
[0021]
The electrode holding member 11 is formed by injection-molding or extruding a synthetic resin material (for example, modified PPE) using a molding die. Electrode holding holes 13 are formed. Further, both end portions of the electrode holding member 11 are formed with connection portions 11a and 11b. An inflow pipe is connected to one of the connection portions 11a to become an inflow portion of liquid, and an outflow tube is connected to the other connection portion 11b. Connected to be the outflow part of the liquid. A positioning hole 13a is formed below the electrode holding hole 13, and each electrode 15 is attached to the electrode holding member 11 by press-fitting a positioning projection 15d formed on each electrode 15 into the positioning hole 13a. It is made to be able to. Further, in the middle of the electrode holding hole 13, the electrode 15 is formed in a shape having a plurality of steps that can accommodate the O-rings 16, 17 so that the electrode 15 can be held liquid-tight.
[0022]
Each electrode 15 is made of a cylindrical body made of metal such as platinum or titanium having good corrosion resistance, and includes a main body portion 15a, and a collar portion is formed on the upper portion of the main body portion 15a. A small-diameter portion is formed between the main body portion 15a and the flange portion, and an O-ring 16 is disposed at a step portion formed at a connecting portion between the small-diameter portion and the main body portion 15a. A horizontal hole 15b serving as a liquid flow path is formed in the center of the main body 15a so as to penetrate the main body 15a. The diameter of the horizontal hole 15b is the diameter of the through hole 12 formed in the electrode holding member 11. Are formed in the same dimensions as those in FIG.
[0023]
A threaded portion 15c projects from the top of each electrode 15. A terminal member formed on the lead wire is attached to the threaded portion 15c, and a nut screwed into the threaded portion 15c is tightened, whereby the lead wire is connected to the electrode. 15 is connected. A positioning projection 15 d is formed below each electrode 15, and the electrode 15 is attached to the electrode holding member 11 by press-fitting the positioning projection 15 d into the positioning hole 13 a formed in the electrode holding member 11. It is done. Further, a step portion is formed at the connecting portion between the positioning projection 15 d and the main body portion 15 a, and an O-ring 17 is disposed on the step portion, and the electrode 15 is attached to the electrode holding member 11 in a liquid-tight manner. It will be.
[0024]
The cover member 18 is composed of two half-square cylindrical members, and is formed by injection molding or extrusion molding of a synthetic resin material (for example, modified PPE) so as to have end walls at both ends of each member. ing. Terminals 18a, 18b, and 18c are formed on one side wall of the cover member 18, and lead wires extending from the electrodes 15 (X), 15 (Y), and 15 (Z) are connected. Both end portions of the electrode holding member 11 are bonded or screwed to both end walls of the cover member 18, and the electrode holding member 11 is covered with the cover member 18.
[0025]
Next, how to assemble the electrical conductivity sensor 10 configured in this way will be described. First, each electrode 15 is formed in the electrode holding member 11 so that the horizontal hole 15b formed in each electrode 15 and the through hole 12 formed in the electrode holding member 11 are aligned and communicated with each other. 13 is inserted. Thereafter, a push nut is fitted into a portion of each protrusion 15 d protruding from the electrode holding member 11 to fix each electrode 15 to the electrode holding member 11. Next, the lead wire extending from the electrode 15 (X) is connected to the terminal 18a, the lead wire extending from the electrode 15 (Y) is connected to the terminal 18b, and the lead wire extending from the electrode 15 (Z) is connected. Connect to terminal 18c. Thereafter, both end walls of the cover member 18 are bonded or screwed to both end portions of the electrode holding member 11 so that the electrode holding member 11 is covered with the cover member 18. As a result, it is possible to easily and easily assemble the single cell 10 with stable dimensional accuracy while reducing the number of parts, and it is possible to simplify and automate the assembly.
[0026]
2. Electrical conductivity sensor using a single cell alone
Here, when the single cell 10 configured as described above is used alone to configure the electrical conductivity sensor A suitable for measuring the electrical conductivity of a liquid having a small electrical conductivity, as shown in FIG. Further, the terminals 18a and 18c formed on the cover member 18 are connected by lead wires, and the terminals 18a and 18c are set to the same potential, and then disposed on the terminal 18c and a control device (not shown). Connect one end of the power supply terminal (-pole in FIG. 2) with a lead wire, and connect to one detection terminal (-pole in FIG. 2) formed in the conductivity detection circuit of the control device (not shown) To do. Further, the terminal 18b and the other pole (+ pole in FIG. 2) of the power supply terminal disposed in the control device (not shown) are connected by a lead wire, and the other pole formed in the conductivity detection circuit of the control device (not shown). Connected to the detection terminal (+ pole in FIG. 2). Thus, the electrical conductivity sensor A using the single cell 10 alone is obtained.
[0027]
Here, the inflow pipe is connected to the connection portion 11a, the outflow pipe is connected to the connection portion 11b, and the liquid flows in from the inflow pipe, and the power is applied to the terminals 18a and 18b, thereby reducing the resistance of the liquid. Based on this, a voltage drop occurs between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Y) and between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (Z). This voltage drop becomes a detection signal and is input to the conductivity detection circuit of the control device. The conductivity detection circuit performs a predetermined calculation process, and the electric conductivity (conductivity) of the liquid is displayed on the display unit of the control device. It will be displayed.
[0028]
In this case, a three-electrode type in which a detection current flows between the electrode 15 (Y) disposed at the center of the electrode holding member 11 and the electrodes 15 (X) and 15 (Z) disposed on both sides thereof. Therefore, it is possible to accurately measure the electrical conductivity without causing a leak current between the electrodes. As a result, the leakage current does not flow from the inflow pipe and the outflow pipe to the previous portion, so that it is possible to prevent the device using the electrical conductivity sensor A from being adversely affected by the leakage current. In addition, since the single cell 10 having a small cell constant is used alone, it is possible to accurately measure the electric conductivity of a liquid having a low electric conductivity (a high resistance value).
[0029]
In the electrical conductivity sensor A configured as described above, a temperature detection element such as a thermistor (not shown) is disposed in advance in the through hole 12 on the connection portion 11b side (outflow side) of the end portion of the electrode holding member 11. By connecting the output lead wire of the temperature detection element to the temperature detection terminal formed in the conductivity detection circuit of the control device (not shown), it becomes possible to compensate the temperature of the conductivity detection circuit. The electrical conductivity (conductivity) of the liquid can be determined more accurately.
[0030]
3. Electrical conductivity sensor that can be installed even in a small installation space using a single cell
As shown in FIG. 3, the electrical conductivity sensor B is configured by connecting two single cells 10 and 10 in series by a U-shaped connecting pipe 20. In this case, one end of the connection tube 20 is connected to the connection portion 11b of one unit cell 10, and the other end of the connection tube 20 is connected to the connection portion 11a of the other unit cell 10. , 10 even when two are connected, the length of the electrical conductivity sensor B is only slightly longer than the length of one unit cell 10, so that it can be installed even in a small installation space.
[0031]
When configuring the electrical conductivity sensor B, first, the terminals 18a and 18c arranged at both ends of the cover member 18 of the single cell 10 are used (that is, the terminal 18b arranged in the center is not used). And the terminals 18a and the terminals 18c of the two single cells 10, 10 are connected to each other by lead wires. In FIG. 3, the electrode 15 (X) (or electrode 15 (Z)) of the upper unit cell 10 and the terminal 18 a (or terminal 18 c) of the lower unit cell 10 are directly connected. In actuality, the terminals 18a and 18c are connected to each other only by indicating that the electrodes 15 (X) or the electrodes 15 (Z) are electrically connected.
[0032]
Next, the terminal 18c is connected to one pole (+ pole in FIG. 3) of the power supply terminal disposed in the control device (not shown) by a lead wire, and one of the terminals formed in the conductivity detection circuit of the control device (not shown). Connect to the detection terminal (+ pole in FIG. 3). Further, the terminal 18a is connected to the other pole (-pole in FIG. 3) of the power supply terminal disposed in the control device (not shown) by a lead wire, and the other pole formed in the conductivity detection circuit of the control device (not shown). Connect to the detection terminal (-pole in FIG. 3). As a result, the electric conductivity sensor B in which the two single cells 10 and 10 are connected in series is obtained.
[0033]
Here, an inflow pipe is connected to the connection portion 11a of the upper unit cell 10 in FIG. 3 and an outflow tube is connected to the connection portion 11b of the lower unit cell 10 to allow liquid to flow in from the inflow tube. By applying power to 18a and 18c, a voltage drop based on the resistance of the liquid is caused between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Z) of the upper unit cell 10 and the electrode 15 ( Z) and the electrode 15 (X). This voltage drop becomes a detection signal and is input to the conductivity detection circuit of the control device. The conductivity detection circuit performs a predetermined calculation process, and the electric conductivity (conductivity) of the liquid is displayed on the display unit of the control device. It will be displayed.
[0034]
In this case, since the distance between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Z) is 2L, the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Y) when the single cell 10 is used alone as in the above-described case. Twice the distance L (that is, the resistance value is also doubled) and the voltage drop is also doubled. For this reason, even if it is a liquid whose electrical conductivity is about twice as high as the case where the single cell 10 is used independently (resistance value is small), it becomes possible to measure electrical conductivity accurately. Then, the lower unit connected between the electrode 15 (Z) of the upper unit cell 10 and the electrode 15 (X) of the upper unit cell 10 and via the electrode 15 (Z) of the upper unit cell 10. Since the detection current flows between the electrode 15 (Z) of the cell 10 and the electrode 15 (X) of the lower unit cell 10, the U-shaped connecting pipe 20, the inflow pipe and the outflow pipe are used. It is possible to accurately measure the electrical conductivity without causing a leakage current in the previous portion or the like. Thereby, it becomes possible to prevent an adverse effect due to a leakage current even in a device using the electrical conductivity sensor B.
[0035]
Even in this case, it is shown on the connection part 11b side (outflow side) of the end part of the electrode holding member 11 on one or both of the single cells 10 and 10 arranged at the upper part or the lower part of the electric conductivity sensor B. A temperature detection element such as a thermistor that does not protrude from the through-hole 12 and is arranged in advance, and an output lead wire of the temperature detection element is connected to a temperature detection terminal formed in a conductivity detection circuit of a control device (not shown). As a result, the temperature of the conductivity detection circuit can be compensated, and the electrical conductivity (conductivity) of the liquid can be determined more accurately.
[0036]
4). Electrical conductivity sensor deformed according to the installation space using a single cell
As shown in FIG. 4, the electrical conductivity sensor C is configured by connecting two single cells 10 and 10 in series by an L-shaped connecting pipe 30. In this case, since one end of the connection pipe 30 is connected to the connection part 11b of one unit cell 10 and the other end of the connection pipe 30 is connected to the connection part 11a of the other unit cell 10, the installation space is reduced. It can be installed even in a place deformed in an L shape. Also in this electrical conductivity sensor C, the connection of the terminals 18a and 18c is the same as in the case of FIG.
[0037]
In this electrical conductivity sensor C, an inflow pipe is connected to the connection part 11a of the lower unit cell 10 in FIG. 4, and an outflow pipe is connected to the connection part 11b of the upper unit cell 10 so that the liquid is supplied from the inflow pipe. And a voltage drop based on the resistance of the liquid is caused between the electrode 15 (Z) and the electrode 15 (X) of the lower unit cell 10 and the upper portion of the upper cell 18 by applying power to the terminals 18 a and 18 c. Although it occurs between the electrode 15 (Z) and the electrode 15 (X) of the single cell 10, the distance L between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Y) when the single cell 10 is used alone. (Ie, the resistance value is also doubled) and the voltage drop is also doubled.
[0038]
For this reason, even if it is a liquid whose electrical conductivity is about twice as high as the case where the single cell 10 is used independently (resistance value is small), it becomes possible to measure electrical conductivity accurately. The upper unit cell connected between the electrode 15 (Z) of the lower unit cell 10 and the electrode 15 (X) of the lower unit cell 10 and via the electrode 15 (Z) of the lower unit cell 10. Since the detection current flows between the electrode 15 (Z) of the cell 10 and the electrode 15 (X) of the upper unit cell 10, the L-shaped connecting pipe 30, the inflow pipe and the outflow pipe are used. It is possible to accurately measure the electrical conductivity without causing a leakage current in the previous portion or the like. Thereby, it becomes possible to prevent an adverse effect due to a leakage current even in a device using the electrical conductivity sensor C.
[0039]
Even in this case, it is shown on the connection part 11b side (outflow side) of the end part of the electrode holding member 11 on one or both of the single cells 10 and 10 arranged at the lower part or the upper part of the electric conductivity sensor C. A temperature detection element such as a thermistor that does not protrude from the through-hole 12 and is arranged in advance, and an output lead wire of the temperature detection element is connected to a temperature detection terminal formed in a conductivity detection circuit of a control device (not shown). As a result, the temperature of the conductivity detection circuit can be compensated, and the electrical conductivity (conductivity) of the liquid can be determined more accurately.
[0040]
5. Electrical conductivity sensor configured to be suitable for measuring liquids with higher electrical conductivity using a single cell
As shown in FIG. 5, the electrical conductivity sensor D is configured by connecting three single cells 10, 10, 10 in series using two connecting straight pipes 41, 42. In this case, one end of the connecting straight tube 41 is connected to the connecting portion 11b of the left single cell 10 in FIG. 5, and the other end of the connecting straight tube 41 is connected to the connecting portion 11a of the central single cell 10. Then, one end portion of the connecting straight tube 42 is connected to the connecting portion 11b of the central single cell 10, and the other end portion of the connecting straight tube 42 is connected to the connecting portion 11a of the right single cell 10.
[0041]
When configuring the electrical conductivity sensor D, first, terminals 18a and 18c disposed at both ends of the cover member 18 of the left and right single cells 10 in FIG. 5 are used (that is, disposed at the center). The terminal 18b is not used), and the terminals 18a, 18b, and 18c of the central unit cell 10 are used. Then, the terminal 18c of the left single cell 10 and the terminal 18a of the central single cell 10 are connected by a lead wire so as to have the same potential, and the terminal 18c of the central single cell 10 and the right single cell 10 are also connected. These terminals 18a are connected to each other by lead wires so as to have the same potential. Further, the terminal 18a of the left single cell 10 and the terminal 18c of the right single cell 10 are connected by a lead wire so as to have the same potential.
[0042]
Next, the terminal 18b of the central unit cell 10 and one pole (+ pole in FIG. 5) of the power supply terminal disposed in the control device (not shown) are connected by a lead wire, and the conductivity detection circuit of the control device (not shown). Is connected to one of the detection terminals (+ pole in FIG. 5). Further, the terminal 18c of the right unit cell 10 and the other pole (the minus pole in FIG. 5) of the power supply terminal disposed in the control device (not shown) are connected by a lead wire, and the conductivity detection of the control device (not shown) is performed. It is connected to the other detection terminal (in FIG. 5, -pole) formed in the circuit. As a result, the electrical conductivity sensor D in which the three single cells 10, 10, 10 are connected in series is obtained.
[0043]
Here, the inflow pipe is connected to the connection part 11a of the left single cell 10 in FIG. 5, the outflow pipe is connected to the connection part 11b of the right single cell 10, and the liquid flows in from the inflow pipe. By applying power to the terminal 18b of the central unit cell 10 and the terminal 18c of the right unit cell, a voltage drop based on the resistance of the liquid causes the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (X) of the center unit cell 10 to fall. ) And between the electrode 15 (Z) and the electrode 15 (X) of the left single cell 10 and between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (Z) of the central single cell 10. It occurs between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Z) of the right single cell 10. This voltage drop becomes a detection signal and is input to the conductivity detection circuit of the control device. The conductivity detection circuit performs a predetermined calculation process, and the electric conductivity (conductivity) of the liquid is displayed on the display unit of the control device. It will be displayed.
[0044]
In this case, the distance between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (X) of the central single cell 10 and the distance between the electrode 15 (Z) and the electrode 15 (X) of the left single cell 10 or the central single cell 10. Since the distance between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (Z) of the cell 10 and the distance between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Z) of the right single cell 10 is 3L, as in the above case When the single cell 10 is used alone, the distance L between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Y) is three times (that is, the resistance value is three times), and the voltage drop is also three times.
For this reason, even if it is a liquid with higher electrical conductivity (a resistance value is still smaller), it becomes possible to measure electrical conductivity accurately. And between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (X) of the central single cell 10, between the electrode 15 (Z) and the electrode 15 (X) of the left single cell 10, and the central single cell Since the detection current flows between the 10 electrodes 15 (Y) and the electrode 15 (Z) and between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Z) of the right single cell 10, the detection current flows. The electrical conductivity can be accurately measured without causing a leakage current from the connecting straight pipes 41 and 42, the inflow pipe and the outflow pipe to the tip portion. Thereby, it becomes possible to prevent an adverse effect due to the leakage current even in a device using the electrical conductivity sensor D.
[0045]
Also in this case, the connection part 11b side (outflow side) of the end part of the electrode holding member 11 is provided in any one or all of the single cells 10, 10, 10 arranged on the left and right or the center of the electrical conductivity sensor D. A temperature detection element such as a thermistor (not shown) protrudes into the through hole 12 in advance, and an output lead wire of the temperature detection element is connected to a temperature detection terminal formed in a conductivity detection circuit of a control device (not shown). By connecting, the temperature of the conductivity detection circuit can be compensated, and the electrical conductivity (conductivity) of the liquid can be obtained more accurately.
Note that the number of single cells 10 connected in series is not limited to three, and if a plurality of four, five, etc. are connected in the same manner as described above, the voltage drop increases four times or five times depending on the number of connections. Furthermore, it is possible to accurately measure the electrical conductivity of a liquid having a higher electrical conductivity (small resistance value).
[0046]
6). Electrical conductivity sensor configured to be suitable for measurement of liquid with lower electrical conductivity using a single cell
As shown in FIG. 6, the electrical conductivity sensor E is configured by connecting two single cells 10 and 10 in parallel using two connection branch pipes 51 and 52 that are bifurcated. is there. In this case, the connection parts 11a and 11a of the two single cells 10 and 10 are connected to the branch part of the branch pipe 51, respectively, and the connection parts 11b and 11b of the two single cells 10 and 10 are connected to the branch part of the branch pipe 52, respectively. I try to connect.
[0047]
When configuring the electrical conductivity sensor E, first, the terminals 18a, the terminals 18b, and the terminals 18c of the single cells 10 and 10 are respectively connected by lead wires. In FIG. 6, the electrode 15 (X) of the upper unit cell 10 and the terminal 18 a of the lower unit cell 10, the electrode 15 (Y) of the upper unit cell 10 and the terminal 18 b of the lower unit cell 10, and The electrode 15 (Z) of the upper unit cell 10 and the terminal 18 c of the lower unit cell 10 are directly connected to each other, which are the electrodes 15 (X), the electrodes 15 (Y), or the electrodes 15 (Z). Are actually connected to each other, and the terminals 18a, the terminals 18b, and the terminals 18c are actually connected.
[0048]
Next, the terminals 18a and 18c of the upper unit cell 10 in FIG. 6 are connected by lead wires, and the terminals 18a and 18c of the upper unit cell 10 are set to the same potential. And one terminal of the power supply terminal (the negative electrode in FIG. 6) arranged in the control device (not shown) is connected by a lead wire, and one detection terminal (FIG. 6) formed in the conductivity detection circuit of the control device (not shown). 6 is connected to the negative pole). Further, the terminal 18b of the upper unit cell 10 and the other pole (+ pole in FIG. 6) of the power supply terminal disposed in the control device (not shown) are connected by a lead wire, and the conductivity detection circuit of the control device (not shown). Is connected to the other detection terminal (+ pole in FIG. 6). As a result, the electric conductivity sensor E in which the two single cells 10 and 10 are connected in parallel is obtained.
[0049]
Here, the inflow pipe is connected to the connection branch pipe 51 in FIG. 6, the outflow pipe is connected to the connection branch pipe 52, and the liquid is allowed to flow in from the inflow pipe. By applying a power source between the terminals 18b and 18c, a voltage drop based on the resistance of the liquid is caused between the electrodes 15 (Y) and 15 (X) of the single cells 10 and 10 and the electrodes 15 (Y). It occurs between the electrode 15 (Z). This voltage drop becomes a detection signal and is input to the conductivity detection circuit of the control device. The conductivity detection circuit performs a predetermined calculation process, and the electric conductivity (conductivity) of the liquid is displayed on the display unit of the control device. It will be displayed.
[0050]
In this case, since the upper unit cell 10 and the lower unit cell 10 are connected in parallel, between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (X) and between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (Z). The current flowing between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Y) has a voltage drop of 1 when the single cell 10 is used alone as in the case described above. / 2 times. For this reason, it is possible to accurately measure the electrical conductivity even for a liquid having a low electrical conductivity (a large resistance value) about ½ times that when the single cell 10 is used alone. The detection current flows between the electrodes 15 (Y) and 15 (X) and between the electrodes 15 (Y) and 15 (Z) of each of the upper and lower unit cells 10. As a result, it is possible to accurately measure the electrical conductivity without causing a leakage current from the connecting branch pipes 51 and 52, the inflow pipe and the outflow pipe, and the like. Thereby, it becomes possible to prevent an adverse effect due to the leakage current even in a device using the electrical conductivity sensor E.
[0051]
Also in this case, it is not shown on the connection part 11b side (outflow side) of the end part of the electrode holding member 11 on either one or both of the single cells 10 and 10 arranged above or below the electrical conductivity sensor E. A temperature detection element such as a thermistor is projected in advance in the through hole 12 and the output lead wire of the temperature detection element is connected to a temperature detection terminal formed in a conductivity detection circuit of a control device (not shown). Thus, the temperature of the conductivity detection circuit can be compensated, and the electrical conductivity (conductivity) of the liquid can be obtained more accurately.
[0052]
7 uses two connecting branch pipes 61, 62 branched into n pieces, and connects n pieces of single cells 10, 10, 10... In parallel. The connecting portions 11a, 11a, 11a... Of the n single cells 10, 10, 10... Are connected to the branch portions of the branch pipe 61, respectively. , 10, 10... Are connected to the branch portions of the branch pipe 62 to constitute the electrical conductivity sensor F. In the electrical conductivity sensor F, the terminals 18a, 18a, 18a,..., The terminals 18b, 18b, 18b,. , 18c... Are connected to each other by lead wires, and n unit cells 10, 10, 10... Arranged above and below are connected in parallel.
[0053]
Next, the terminals 18a and 18c of the uppermost unit cell 10 in FIG. 7 are connected by lead wires, and the terminals 18a and 18c of the uppermost unit cell 10 are set at the same potential. And one terminal of the power supply terminal (the negative electrode in FIG. 7) arranged in the control device (not shown) is connected by a lead wire, and one detection terminal (FIG. 7) formed in the conductivity detection circuit of the control device (not shown). 7 is connected to the negative pole). Further, the terminal 18b of the uppermost unit cell 10 and the other pole (+ pole in FIG. 7) of the power supply terminal disposed in the control device (not shown) are connected by a lead wire, and the conductivity detection of the control device (not shown) is performed. It is connected to the other detection terminal (+ pole in FIG. 7) formed in the circuit. Thus, the electric conductivity sensor F in which the n single cells 10, 10, 10,... Are connected in parallel is obtained.
[0054]
In this case, the current flowing between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (X) and between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (Z) is 1 / n when the single cell 10 is used alone. Therefore, the voltage drop between the electrode 15 (X) and the electrode 15 (Y) is 1 / n times. Thereby, even if it is a liquid whose electrical conductivity is about 1 / n times low (a resistance value is large) at the time of using the single cell 10 independently, it becomes possible to measure electrical conductivity accurately. Then, the detection current flows between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (X) and between the electrode 15 (Y) and the electrode 15 (Z) of each single cell 10, 10, 10. Since it is an electrode type, it is possible to accurately measure the electrical conductivity without generating a leakage current from the connecting branch pipes 61 and 62, the inflow pipe and the outflow pipe to the portion ahead. Thereby, it becomes possible to prevent an adverse effect due to the leakage current even in a device using the electrical conductivity sensor F.
[0055]
As described above, in the present invention, only one type of expensive mold is produced, and a single cell 10 having a small cell constant is produced using one type of electrode holding member 11 produced by this mold. Then, these single cells 10 are connected in series or in parallel, and terminals 18a and 18b connected to the three electrodes 15 (X), 15 (Y) and 15 (Z) arranged in the single cell 10, respectively. , 18c are electrically connected to form a three-electrode sensor. For this reason, even if it is a liquid with high electrical conductivity (low resistivity) or a liquid with low electrical conductivity (high resistivity), electrical conductivity can be measured with high accuracy.
[0056]
Then, the single cells 10 having a small cell constant are connected in series so that the liquid flow paths communicate with each other, and the three electrodes 15 (X), 15 (Y ), 15 (Z), and the liquid existing between the conductively connected electrode and the counter electrode when conductively connected to form a three-electrode sensor using at least two of the terminals 18a, 18b, 18c connected to the respective terminals. And the voltage drop based on the resistance of the liquid is increased as compared with the case where the single cell 10 is used alone. Thereby, even if it is a liquid with high electrical conductivity (low resistivity), electrical conductivity can be measured accurately.
[0057]
In addition, the single cells 10 having a small cell constant are connected in parallel so that the liquid flow paths communicate with each other, and three electrodes 15 (X), 15 (Y), 15 ( Z) When conducting conductive connection using at least two terminals 18a, 18b, and 18c connected to each other to form a three-electrode sensor, the current flowing in the liquid existing between the conductively connected electrode and the counter electrode is As a result, the voltage drop based on the resistance of the liquid is smaller than when a single cell is used alone. Thereby, even if it is a liquid with low electrical conductivity (high resistivity), it becomes possible to measure electrical conductivity accurately. Since current flows only in the liquid existing between the conductively connected electrode and the counter electrode, the electrical conductivity can be accurately measured without causing a leakage current. As a result, the leakage current does not flow through the inflow pipe and the outflow pipe, so that the electrical conductivity can be accurately measured without causing an adverse effect due to the leakage current on the device using this sensor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a single cell.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor configured to be suitable for measurement of a liquid having low electrical conductivity by using the single cell of FIG. 1 alone.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor that is suitable for measurement of a liquid having a high electrical conductivity using the single cell of FIG. 1 and can be installed even in a small installation space.
4 is a cross-sectional view schematically showing an electric conductivity sensor that is suitable for measurement of a liquid having a high electric conductivity using the single cell of FIG. 1 and is deformed according to an installation space. FIG.
5 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor configured to be suitable for measurement of a liquid having a higher electrical conductivity than that of FIGS. 3 and 4 using the single cell of FIG. 1;
6 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor configured to be suitable for measurement of a liquid having low electrical conductivity using the single cell of FIG.
7 is a cross-sectional view schematically showing an electrical conductivity sensor configured to be suitable for measurement of a liquid having a smaller electrical conductivity than that of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of a conventional electrical conductivity sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Single cell, 11 Electrode holding member, 11a, 11b ... Connection part, 12 ... Through-hole, 13 ... Electrode holding hole, 13a ... Positioning hole, 15 (X) (Y) (Z) ... Electrode, 15a ... Main-body part 15b ... Lateral hole, 15c ... Screw part, 15d ... Positioning protrusion, 16, 17 ... O-ring, 18 ... Cover member, 18a, 18b, 18c ... Terminal, 20 ... Connection pipe, 30 ... Connection pipe, 41, 42 ... straight pipe for connection, 51, 52 ... branch pipe for connection, 61, 62 ... branch pipe for connection, A, B, C, D, E. F ... Electric conductivity sensor

Claims

A method of manufacturing an electro-conductivity sensor percentage of distance with a small single cell between the electrodes to the cross-sectional area of the flow path of liquid, the predetermined the electrode holding member in the axial center portion having a liquid flow path A single cell manufacturing step in which three electrodes are arranged so that the surface is in contact with the liquid at a distance to form a single cell, and the liquid flow path is communicated using at least one single cell. A three-electrode type using a single cell connection step of connecting in series or parallel to a liquid flow path, and at least two of the three electrodes respectively disposed in the single cells connected in series or in parallel A method of manufacturing an electrical conductivity sensor, comprising: a conductive connection step of conductively connecting the sensor to form a sensor.

2. The method of manufacturing an electrical conductivity sensor according to claim 1, wherein each single cell is connected by a connecting pipe.

The connecting pipe is a straight pipe, a U-shaped pipe or an L-shaped pipe, and the single cells are connected in series to a liquid flow path by these connecting pipes. Item 3. A method for producing an electrical conductivity sensor according to Item 2.

3. The electrical conductivity sensor according to claim 2, wherein the connection pipe is a branch pipe, and the single cells are connected in parallel to the liquid flow path by the branch pipe. Method.

An electrical conductivity sensors with percentage smaller unit cell of the distance between the electrodes to the cross-sectional area of the flow path of the liquid, at a predetermined interval in the electrode assembly in the axial direction center portion having a liquid flow path A single cell in which three electrodes are arranged so that the surface is in contact with the liquid, and one or more of the single cells communicate with each other and are connected in series or in parallel to the liquid flow path. An electrical conductivity sensor characterized in that it is conductively connected to form a three-electrode sensor by at least two of the three electrodes respectively disposed in each single cell connected in series or in parallel.

6. The electric conductivity sensor according to claim 5, wherein each single cell is connected by a connecting pipe.

The connection pipe is a straight pipe, a U-shaped pipe, or an L-shaped pipe, and the single cells are connected in series to a liquid flow path by the connection pipe. 6. The electrical conductivity sensor according to 6.

The electrical conductivity sensor according to claim 6, wherein the connection pipe is a branch pipe, and the single cells are connected in parallel to the liquid flow path by the branch pipe.