JP5993148B2

JP5993148B2 - オゾン水濃度検出センサー

Info

Publication number: JP5993148B2
Application number: JP2012000060A
Authority: JP
Inventors: 重夫関口; 和隆村田
Original assignee: Nikka Micron Co Ltd
Current assignee: Nikka Micron Co Ltd
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-01-04
Also published as: JP2013140062A

Description

本発明は、オゾン水濃度検出センサーに関する。

オゾン水は、その殺菌性や脱臭性、さらに細胞に与える活性などの多くの分野における寄与が認められ、さらに水に溶解したオゾンは呼吸器への影響がないことから、産業用を初め医療や介護などの分野で広く利用されている。しかしながら、オゾン水の濃度は短時間で減衰することから、使用する現場においての濃度の指示と確認が強く要求されている。
従来、オゾン水の濃度検量法としては、ヨウ化カリウム等の検定薬の色変化を見る滴定法が正規の測定法であったが、薬品や精密なピペットを必要とし、実験室では利用することができるが、一般のオゾン水利用現場では煩雑で実用することができなかった。そのため、オゾン水の紫外線吸収率を調べる紫外線吸収法や、オゾン透過メンブレンを使用したポーラログラフ方式等も利用されている。しかし、紫外線吸収法は極めて高価であり、いずれも一長一短があり、簡単に瞬時にオゾン濃度を知ることは困難とされていた。

そこで、簡単にオゾン水濃度を電気信号に変換し、より簡便な電極法が注目されるようになっている。この電極法は、流動しているオゾン水流中に、第一電極と第二電極とを浸し、第一電極を金属銀又は塩化銀によって被覆された金属銀によって構成し、第二電極を、表面にオゾン酸化膜を形成したニッケル・クロム合金によって構成し、第一電極と第二電極との間に発生するオゾン水濃度変化に追従する電圧変化を検知している（例えば、特許文献１参照）。このような電極法のうち、裸電極式は特に構造がシンプルで応答が速いという優れた特徴を持つ。
また、このような裸電極式のセンサー１００Ａとして、例えば、図５に示すように、銀線からなるコイル状の電極２Ａの内側に、金線からなる棒状の電極１Ａを銀線の電極２Ａに接触させないようにして挿入して構成された技術が知られている。なお、図５中、符号３Ａ〜６Ａは、後述する符号３〜６と同様のものである。

特開平８−１３６５０１号公報

しかしながら、上述のような裸電極式のセンサーにおいて、オゾン水が蒸留水や精製水を原料水とする場合は、検出部が直接オゾン水に晒されていても検出部の汚染の心配は無いと考えても良いが、蒸留水や精製水は水の電気伝導度が極めて低く、従来から使用されているコイル型（図５参照）などの裸電極式では検出できる電圧や電流値が小さすぎて有為に測定を行うことができない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電気伝導度の極小さいオゾン水であっても、センサー出力を上げることができ、オゾン濃度を正確に測定することができるオゾン水濃度検出センサーを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、金属線を複数回巻きつけコイル状に形成してなる比較電極と、
前記比較電極のコイル状の内側に、前記比較電極と所定間隔を空けて配された金属線からなる検出電極と、を備え、
前記検出電極は、前記金属線を複数回巻きつけた複数の巻き付け部または複数回折り曲げた複数の折り曲げ部を有し、前記巻き付け部の巻き数または前記折り曲げ部の折り曲げ数が前記比較電極の巻き数より多く、
前記検出電極の前記巻き付け部または前記折り曲げ部の内側は、当該巻き付け部または折り曲げ部の内側をオゾン水流が突き抜けるようになっており、
前記比較電極及び前記検出電極の中心軸が、オゾン水の流れ方向に平行となるように配置することによって、前記検出電極の前記巻き付け部または前記折り曲げ部の内側をオゾン水流が突き抜け、
前記比較電極及び前記検出電極をオゾン水に浸すことによって発生する起電力からオゾン水のオゾン濃度に比例した電気信号を得ることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のオゾン水濃度検出センサーにおいて、
前記比較電極が、銀の表面に塩化銀を被覆した金属線であり
前記検出電極が、金または白金を被覆した金属線であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のオゾン水濃度検出センサーにおいて、
前記検出電極が、前記金属線を複数回巻きつけたコイル状であることを特徴とする。

本発明によれば、電気伝導度の極小さいオゾン水であっても、センサー出力を上げることができ、オゾン濃度を正確に測定することができる。また、オゾン水濃度検出センサーを容易にかつ低コストで作製することができる。

本発明のオゾン水濃度検出センサーの外観斜視図である。オゾン水濃度検出センサーの使用状態を示した側断面図である。 (a)〜(c)は、オゾン水濃度検出センサーの変形例を示した模式図である。コイル状の検出電極と、棒状の検出電極とを使用した場合におけるオゾン水の濃度と、電流値との関係を示すグラフである。従来のオゾン水濃度検出センサーの外観斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のオゾン水濃度検出センサーの外観斜視図、図２は、オゾン水濃度検出センサーの使用状態を示した側断面図である。
オゾン水濃度検出センサー１００は、例えば、通水路や水槽内を流動するオゾン水のオゾン濃度を検出するセンサーである。オゾン水濃度検出センサー１００は、金属線をコイル状に形成してなる比較電極２と、比較電極２のコイル状の内側に、比較電極２と所定間隔を空けて配された金属線からなる検出電極１と、を備える。比較電極２と検出電極１とは互いに接触しないように形成されている。

検出電極１は、金属線を複数回巻きつけた複数の巻き付け部１１または複数回折り曲げた折り曲げ部１１を有する。具体的には、検出電極１は金属線を所定間隔に複数回巻きつけたコイル状や（図１参照）、先端が尖った形状をなすように上下に折り曲げた山形状（図３(a)参照）、先端が湾曲した形状をなすように上下に折り曲げた波形状（図３(b)参照）、一方向のみに湾曲させた形状（図３(c)参照）にすることが好ましい。これらの中でも、特にコイル状にすることが好ましい。コイル状にすることによって、山形状に折り曲げる場合に比べて、検出電極１を作製し易く、強度面で優れる。
検出電極１をコイル状にする場合には、金属線の巻き数を３巻き以上とすることが好ましい。また、コイル状の巻き付け間隔は、１ｍｍ以上とすることが好ましい。これによって、オゾン水が金属線の巻き付け間隔の隙間から検出電極１の内側へと適度に流れ込み、オゾン水と検出電極１との接触面積が増え、センサー出力を上げることができる点で好ましい。
検出電極１としては、例えば、金または白金を被覆した金属線を使用することが好ましく、線径としては、φ０．５ｍｍ以上が好ましい。

比較電極２は、金属線を複数回巻きつけたコイル状に形成されている。比較電極２を形成する金属線の巻き数は、検出電極１を形成する金属線の巻き数よりも少なく、３巻き以上とすることが好ましい。また、コイル状の巻き付け間隔は、１．２ｍｍ以上とすることが好ましい。これによってオゾン水が金属線の巻き付け間隔の隙間から比較電極２の内側へと適度に流れ込み、オゾン水と比較電極２との接触面積が増え、センサー出力を上げることができる点で好ましい。
比較電極２としては、例えば、銀の表面に塩化銀を被覆した金属線を使用することが好ましく、線径としては、φ０．８ｍｍ以上が好ましい。

比較電極２の一端部には、リード線４が接続されている。リード線４は電流計（図示しない）の負極に結線されている。
検出電極１の一端部には、リード線３が接続されている。リード線３は電流計（図示しない）の正極に結線されている。
電流計としては、マイクロ・アンペア電流計を使用することができる。
また、比較電極２及び検出電極１の一端部は、基台５内に埋設されるとともに基台５の下面を貫通している。つまり、基台５の上面から比較電極２及び検出電極１が突出するような構成となっている。
また、基台５の外周面の一部には、当該外周面に沿ってシール部材６が設けられている。シール部材６としては、例えば、Ｏリング、ゴムパッキン、リップシール、シーラント等が上げられる。シール部材６は、例えば、図２に示すように、オゾン水の通路となる通水路を形成する壁面２００に貫通穴２０１を形成し、貫通穴２０１に基台５を嵌め込むことによってオゾン水濃度検出センサー１００を取り付けた場合に、貫通穴２０１と基台５との間の水密性を確保するためのものである。

以上の構成からなるオゾン水濃度検出センサー１００を、例えば通水路となるオゾン水や、水槽内のオゾン水を流動させながら浸して検出電極１及び比較電極２をオゾン水に接触させる。これによって起電力が発生し、オゾン水のオゾン濃度に比例した強さの安定した電気信号を得て、オゾン水の濃度を測定する。
なお、コイル状に巻きつけた比較電極２（または検出電極１）の中心軸が、オゾン水の流れ方向（図１及び図２の矢印方向参照）に平行となるように、オゾン水濃度検出センサー１００を配置することが好ましい。これによって、オゾン水流が比較電極２及び検出電極１のコイル状の内部を突き抜けるようになり、センサー出力を上げることができ、オゾン濃度の測定精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態によれば、金属線をコイル状に形成してなる比較電極２と、比較電極２のコイル状の内側に、比較電極２と所定間隔を空けて配された金属線からなる検出電極１と、を備え、検出電極１は、複数回折り曲げられた複数の折り曲げ部１１を有するので、複数の折り曲げ部１１によって検出電極１の表面積が増し、センサー出力を大幅に上げることができる。したがって、電気伝導度の極小さいオゾン水であっても、オゾン濃度を正確に測定することができる。
また、検出電極１は金属線を複数回折り曲げることによって形成され、このような検出電極１を比較電極２のコイル状の内側に配置するだけで、オゾン水濃度検出センサー１００を容易にかつ低コストで作製することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態のオゾン水濃度検出センサー１００では、検出電極１は１本であるとしたが、複数本の金属線をコイル状等に形成して、これら複数本の検出電極１を比較電極２の内側に配置するように構成しても良い。この場合、検出電極１の表面積を増やすことができ、センサー出力を大幅に上げることができる。

次に、本発明のオゾン水濃度検出センサーによる効果について実施例を挙げて説明する。
［実施例］
金線をコイル状に巻きつけて形成した検出電極と、塩化銀線をコイル状に巻きつけて形成した比較電極とを使用し、比較電極の内側に検出電極を配置したセンサー１を準備した。
金線、塩化銀線は以下のものを使用した。
《金線》
線径：φ０．６
形状：コイル状
巻き数：５巻き
外形：φ１．８
巻き付け間隔：１ｍｍ
《塩化銀線》
線径：φ０．８ｍｍ
形状：コイル状
巻き数：４巻き
コイルの外径：φ４．５ｍｍ
巻き付け間隔：０ｍｍとし、隙間無く巻きつけた。

［比較例］
金線を棒状にした検出電極と、塩化銀線をコイル状に巻きつけて形成した比較電極とを使用し、比較電極の内側に検出電極を配置したセンサー２を準備した。
金線、塩化銀線は以下のものを使用した。
《金線》
線径：φ０．６
形状：棒状
《塩化銀線》
線径：φ０．８ｍｍ
形状：コイル状
巻き数：４巻き
コイルの外径：φ４．５ｍｍ
巻き付け間隔：０ｍｍとし、隙間無く巻きつけた。

［評価］
ＲＯ水を原料水としてオゾン発生器（オペニクス：日科ミクロン株式会社製）でオゾン水を生成し、生成したオゾン水について濃度を測定した。このとき上述したセンサー１及びセンサー２を濃度計（ＯＺ−２０：東亜ディーケーケー株式会社製）にそれぞれ取り付けて濃度測定した。
オゾン水の濃度と、センサーにおける出力値（電流値）とを図４、表１及び表２に示す。なお、表１は実施例（センサー１）、表２は比較例（センサー２）の場合を示している。

表１及び図４の結果に示されるように、検出電極をコイル状としたセンサー１は、検出電極を棒状としたセンサー２に比べて、明らかに出力値が上がることが認められる。

１検出電極
２比較電極
１１巻きつけ部、折り曲げ部
１００オゾン水濃度検出センサー

Claims

金属線を複数回巻きつけコイル状に形成してなる比較電極と、
前記比較電極のコイル状の内側に、前記比較電極と所定間隔を空けて配された金属線からなる検出電極と、を備え、
前記検出電極は、前記金属線を複数回巻きつけた複数の巻き付け部または複数回折り曲げた複数の折り曲げ部を有し、前記巻き付け部の巻き数または前記折り曲げ部の折り曲げ数が前記比較電極の巻き数より多く、
前記検出電極の前記巻き付け部または前記折り曲げ部の内側は、当該巻き付け部または折り曲げ部の内側をオゾン水流が突き抜けるようになっており、
前記比較電極及び前記検出電極の中心軸が、オゾン水の流れ方向に平行となるように配置することによって、前記検出電極の前記巻き付け部または前記折り曲げ部の内側をオゾン水流が突き抜け、
前記比較電極及び前記検出電極をオゾン水に浸すことによって発生する起電力からオゾン水のオゾン濃度に比例した電気信号を得ることを特徴とするオゾン水濃度検出センサー。
前記比較電極が、銀の表面に塩化銀を被覆した金属線であり、
前記検出電極が、金または白金を被覆した金属線であることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水濃度検出センサー。
前記検出電極が、前記金属線を複数回巻きつけたコイル状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン水濃度検出センサー。