JPH03261872A - 導電率計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は管路を流れる肢体の品質、濃度等を計測するた
めに流体の導電率を測定する導電率計に関する。

（従来の技術） 工業プロセスに用いる酸類もしくは塩基類等の電解質溶
液、又は医療に用いる生理的食塩水等の電解質溶液が管
路中を流れているとき、その液体の濃度に変化かある場
合に、その変化に対処するために管路中に電極を設け、
この電極間に電流を流して、その電流値と印加された電
圧との関係から管路を流れる流体の導電率を測定しそれ
によってその液体の濃度を求めていた。又、純水の導電
率は極めて小さい値であるが、少量の電解質か溶は込ん
でいるとその導電率が溶は込んでいる電解質の量に比例
して増加する。このため管路中を流れる水の導電率を求
めることにより、その水の純度を知ることができる。従
来、導電率計はこのような用途に用いられていた。

従来のこのような用途に用いられている導電率計の測定
回路の一例を第５図に示す。図において、１はその中に
流体を流すための導液管で、その管内が流路２を形成し
ている（図は管路を２つに分った部分を表わす）。３は
流路２中に突出させて設けた電極で、導液管１の外部の
管壁５に取り付けた電極板４と接続されており、電極板
４に電源６か接続されている。この回路において、電源
６の電圧をＶとし、そのときに電流計７で検出された電
流を１とし、流体の抵抗値をＲとすると、導電率σは次
式で得られる。

但し、Ｊは電極の形状、電極間距離により決まる定数（
セル定数） 第６図は他の測定回路の例である。図において、第５図
と同等の部分には同一の符号を付しである。

この例ては電極３は導液管１の管壁５に埋め込まれてお
り、第５図の場合と異なり液体の充れを乱すことはない
。

（発明が解決しようとする課題） ところで、従来のこのような第５図又は第６図の測定回
路では、いずれの場合も電極３が測定すべき液体に接し
ているため、その液体により電極３か錆びたり汚れたり
して、流れる電流の経路が変化し、或いは電極３と液体
の接触抵抗が変化するなどにより導電率測定に誤差を生
じる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、導電率測定に影響を及はす電極の汚れ、錆等が発生し
ないように、電極を被測定液中にさらすことのない導電
率計を実現することにある。

又、他の目的は電極が被測定液中にさらされても導電率
測定に影響を及ぼさない導電率計を実現することにある
。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、管路中を流れる液体の
品質、濃度等を計測するために用いる導電率計において
、少なくとも管の外壁に沿って対向する位置に設けた１
対の電極と、該電極に基準電圧を供給する周波数の異な
る交流電圧を発生する１対の基準電圧電源と、該１対の
基準電圧電源を適当な周期で切り替えて前記電極に異な
る周波数の交流電圧を交互に供給するためのスイッチと
、該スイッチの切り替え時期の制御を行うと共に前記電
極間を流れる１対の基準電圧電源に基づく２種の電流値
から導電率を演算する演算制御部とを具備することを特
徴とするものである。

又、２個を１対とする基準電圧電源を２系統用いるよう
にしてもよい。

（作用） 流体の流れる管路の外側の対向する位置に電極を設け、
１対の基準電圧電源から周波数の異なる交流電圧を与え
、得られた２種類の電流値と基準電圧値とその周波数値
により演算処理部において演算して導電率を求める。又
、２対の基準電圧源を交互に用いることにより導電率を
求めてその平均値を得ることにより導電率を求める。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路図である。図において
、第５図と同等の部分には同一の符号を付しである。図
中、１１は導液管１の外部の管壁５に導波管１の形状に
沿って密着して取り付けられた電極Ａ、１２は同様に管
壁５の電極Ａｌｌに対向する位置に取り付けられた電極
Ｂである。１３は電極Ａｌｌと電極Ｂ１２とに導電率測
定のために電圧を印加する周波数ｆ１の基準電圧電源Ａ
１１４は同様に電極Ａｌｌと電極Ｂ１２とに電圧を印加
する周波数ｆ２の基準電圧電源Ｂである。この基準電圧
電源Ａ１３と基準電圧電源Ｂ１４の一方の端子はスイッ
チ１５により切り替えられて電極Ａｌｌに交互に接続さ
れる。又、基準電圧電源Ａ１３と基準電圧電源Ｂ１４の
他方の端子は接続されて電流計７を経て電極Ｂ１２に接
続されている。１６はスイッチ１５の切り替えタイミン
グを制御する制御信号をスイッチ１５に供給すると共に
、基準電圧電源Ａ１３と基準電圧電源Ｂ１４の電極Ａｌ
ｌと電極Ｂ１２に印加された電圧に基づいて流れる電流
の電流計７により得られた電流値から導電率を演算する
演算制御部である。

次に上記のように構成された実施例の動作を説明する。

導電率の測定において、演算制御部１６はスイッチ１５
を制御してスイッチ１５の動接点Ｃを接点ａに接続させ
る。従って、基準電圧電源Ａ１３の出力の周波数ｆ、の
交流電圧が電極Ａ１１と電極Ｂ１２に印加される。電極
Ａｌｌと流路２中の液体間の静電容量をＣＩ、電極Ｂ１
２と液体間の静電容量をＣ３、液体の抵抗をＲ２、静電
容量をＣ２とし、電極Ａｌｌと流路２及び電極Ｂ１２の
インピーダンスをそれぞれＺ＋　、　　Ｚ２　、　　Ｚ
３とすると、 ｊω１　Ｃ１ ｊωｌ　　Ｃ２ 但し、ω１−２πｆ１゜ 印加電圧をｖ５、そのときに流れる電流を１１とすると
、次式が成立する。

Ｖｓ　＝Ｉ＋　（Ｚ＋　＋Ｚ２　”Ｚ３　）　　　　　
　　−（５）（２）式、（３）式、（４）式及び（５）
式から１、　　　　　　　１　　　　　　　１ｖＳ−１
１（＋Ｒ２） Ｊω＋　　ＣＩ　　ｊω＋　　Ｃ２ｊω１　Ｃ３Ｖｓ　
−＋２　（”Ｒ２） ｊω２Ｃ ・・・　（７） ｌ　　　　（１（ −１１（（−＋−＋−）＋Ｒ２） ｊωＩｃＩ　　　　Ｃ２ｃ３ −ｉｌ　　（−＋Ｒ２） ｊωＩＣ ・・・　（６） １１１ 但し、−− ＣＣＩＣ２Ｃ３ とおく。

次に、演算制御部１６はスイッチ１５の動接点Ｃを接点
すと接続させる。電極Ａｌｌと電極Ｂ１２には基準電圧
電源Ｂが印加され、その時の電流計７で測定される電流
を１２とすれば、演算制御部１６は以下に示す演算を行
って液体の抵抗値と導電率を求める。

但し、ω２−２πｆ２ （６）式から ■ 十Ｒ２− ｊω１Ｃ １Ｖｓ −ｊωＩ（−−Ｒ２） １ ・・・　（８） 同様に（７）式から ｉ　　　　　　　　　ｖｓ −ｊω２（−Ｒ２） Ｃｉ２ ・・・　（９） （８）式、　（９）式から Ｓ ｊω１　（□ Ｖｓ −Ｒ２）−ｊω２　　（−Ｒ２） ２ Ｖｓ ω１１２−ω２　　ｉｔ ・・・　（１０） （１）式から導電率σは次式により求められる。

Ｖｓ　　　　　ω１１２−ω２　　ｉｔ・・・　（１１
） ここで、演算制御部１６からの制御信号によりスイッチ
１５が切り替えられて得られる基１１電圧の周波数と電
流の関係を第２図に示す。図において、基準電圧電源Ａ
１３と基準電圧電源Ｂ１４とが交互に切り替えられ、電
流計７で測定される電流の１１と１□とが交互に周波数
ｆ１と周波数ｆ２によって得られることが示されている
。

このようにして、本実施例によれば、電極Ａ１１、電極
Ｂ１２を流路２中の液体にさらすことがないため電極Ａ
１１．電極Ｂ　１．２は液体による化学的変化や汚れ等
を受けることがなく、常に流路２中の流体の抵抗が（１
０）式により、導電率が（１１）式により正確に求めら
れる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、前記実施例の演算制御部１６はＡＤ変換器とＣＰ
Ｕによって行ってもよい。

第３図は更に他の実施例の電極の配置図である。

図において、１７は導液管１の管壁５の内部に電極Ａｌ
ｌに対向する位置に取り付けられた電極Ｃ１１８は同様
に管壁５の内部に電極Ｂ１２に対向する位置に取り付け
られた電極りである。このように導液管１の管壁５を電
極Ａｌｌと電極Ｃ１７及び電極Ｂ１２と電極Ｄ１８で挾
んで取り付けることにより、（２）式、（４）式におけ
る静電容量Ｃ３とＣ１を安定させることができる。この
場合、電極Ｃ１７と電極Ｄ１８とは液に接するか、これ
らは電極Ａｌｌ及び電極Ｂ１２との間に静電容量を持た
せるたけなので、汚れることかあっても測定には影響し
ない。

第４図は更に他の実施例の回路図である。図において、
第１図と同等の部分には同一の符号を付しである。図中
、２０は周波数ｆ３の基準電圧を発生する基準電圧電源
Ｃ１２１は周波数ｆ４の基準電圧を発生する基準電圧電
源りである。２２はスイッチ１５と同様に基準電圧電源
Ｃ２０と基準電圧電源Ｄ２１とを切り替えて、電極Ａｌ
ｌと電極Ｂ１２に基準電圧を印加するためのスイッチ、
２３は基準電圧電源Ａ１３．基ｆ＄電圧電源Ｂ１４から
成る電源群と、基準電圧電源Ｃ２０，基準電圧電源Ｄ２
１から成る電源群とを切り替えるスイッチである。周波
数の異なる２個の基準電圧電源によって（１１）式の導
電率を求める本実施例の回路において、基準電圧電源を
２系統設けて２回の測定を行い、（１１）式により求め
た導電率を平均することにより精度を一層高めることが
できる。この実施例において、基準電圧電源Ｃの電源周
波数をｆｌ＋基準電圧電源りの電源周波数をＣ２に選ん
でも差し支えない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、測定のため
の電極がｌ皮体に接することかなく、電極が被測定肢体
によって錆びたり汚れたりすることのない導電率計を実
現することかでき、又、たとへ液体に接して錆びること
があっても、導電率測定に影響のない導電率計を実現す
ることかでき、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、 第２図は基準電圧電源の周波数と電流の関係を示す図、 第３図は本発明の他の実施例の図、 第４図は本発明の更に他の実施例の図、第５図は従来の
導電率計の測定回路の図、第６図は従来の導電率計の測
定回路の他の例の図である。 １・・・導液管　　　　　　２　流路 ５・・・管壁　　　　　　　７・・・電流計１１・・・
電極Ａ　　　　　　Ｉ２・・・電極Ｂ３・・基準電圧電
源Ａ　　１４・・・基準電圧電源Ｂ５，２２．２３・・
・スイッチ ６・・・演算制御部　　　１７・・電極Ｃ８・・・電極
Ｄ　　　　　　２０・・・基準電圧電源Ｃ１・・・基準
電圧電源Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管路中を流れる液体の品質、濃度等を計測するた
   めに用いる導電率計において、 管壁に沿って対向する位置に設けた少なく とも１対の電極（１１、１２）と、 該電極（１１、１２）に基準電圧を供給す る周波数の異なる交流電圧を発生する１対の基準電圧電
   源（１３、１４）と、 該１対の基準電圧電源（１３、１４）を適 当な周期で切り替えて前記電極（１１、１２）に異なる
   周波数の交流電圧を交互に供給するためのスイッチ（１
   ５）と、 該スイッチ（１５）の切り替え時期の制御 を行うと共に前記電極（１１、１２）間を流れる１対の
   基準電圧電源（１３、１４）に基づく２種の電流値から
   導電率を演算する演算制御部（１６）とを具備すること
   を特徴とする導電率計。
2. （２）１対の基準電圧電源（１３、１４）の他に設けた
   異なる周波数の交流電圧を発生する１対の基準電圧電源
   （２０、２１）と、 該１対の基準電圧電源（２０、２１）を適 当な周期で切り替えるためのスイッチ（２２）と、 前記１対の基準電圧電源（１３、１４）と 他の前記１対の基準電圧電源（２０、２１）からの電圧
   を切り替えて電極（１１、１２）に供給するためのスイ
   ッチ（２３）とを具備することを特徴とする請求項１記
   載の導電率計。