JPH052864Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、原子力発電所又は半導体製造工場等
において使用される純水の抵抗率測定装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来は、純水の導電率を測定し、この測定値か
ら純水の抵抗率を求めている。

（考案が解決しようとする課題） 純水の導電率を測定するに当つて導電率が低い
場合には、指示計における指針の振れが零点近く
において微小となるため読取り誤差を免れること
が出来ず、この読取り値から換算して求めた抵抗
率は信頼性に乏しい欠点がある。

（課題を解決するための手段） 導電率が極めて低く（0.05ないし0.5μs／cm）、
したがつて低効率の極めて高い（20ないし
2MΩ・cm）純水の生成装置においては、純化作
用と水の通る器壁及び管壁からの不純物の溶出と
が平衡状態に保たれていると考えられるので、生
成される純水の導電率Ｋは、次のように表わすこ
とが出来る。

Ｋ＝K_i＋K_p ……(1) ここに、 K_i：純水の生成装置における器壁、管壁等から
の不純物の溶出により生ずる導電率 K_p：理想的な純水、即ち、器壁、管壁等から
の電解質等の溶出が皆無であると想定した状
態における純水の導電率 そして、水の導電率は正の温度特性を有すると
共に、温度25℃の換算値で求める習慣であるた
め、(1)式から次式が導かれる。

K₂₅＝K_i25＋K_p25 ……(2) K_t＝K_i25・ｆ(t)＋K_p25・ｇ(t) ……(3) ここに、 K₂₅：温度25℃における純水の導電率Ｋの値 K_i25：温度25℃におけるK_iの値 K_p25：温度25℃におけるK_pの値 K_t：任意の温度ｔ℃におけるＫの値 ｆ(t)：K_iの温度特性を表わす関数 ｇ(t)：K_pの温度特性を表わす関数 (2)式及び(3)式からK_i25を消去すると、温度25℃
における純水の導電率K₂₅は、次式で与えられ
る。

K₂₅＝K_t／ｆ(t)＋K_p25｛１−ｇ(t)／ｆ(t)） ……(4) 導電率と低効率は逆数関数にあるから、25℃換
算の純水の低効率ρ₂₅は、次式で与えられる。

ρ₂₅＝１／K₂₅ ……(5) ρ₂₅＝１／１／R_t．ｆ(t)＋K_p25｛１−ｇ(t)／ｆ(t)
｝……(6) 但し、 R_t：任意の温度ｔ℃における純水の抵抗率の
値 R_t＝１／K_t (6)式においてK_p25ha既知であり、関数ｆ(t)及
びｇ(t)も既知で、ｆ(t)は１℃当たり約２％、ｇ(t)
は１℃当たり約６％である。

したがつて、任意の温度ｔ℃における低効率の
値R_tを測定し、これに(6)式の演算を施すことに
より、25℃換算の純水の抵抗率ρ₂₅求めることが
出来る。

本考案は、上記の検討結果に基づきなされたも
ので、簡単な構成で、R_tの測定及び(6)式の演算
を自動的に行うことによつて、迅速かつ正確に純
水の25℃換算の低効率を求め得る測定装置を実現
することを目的とする。

（実施例 １） 第１図は、本考案の一実施例を示す図で、S_AC
は測定用電圧源で、例えば交流定電圧源、即ち、
後述する測定セルに内装した対向電極における分
極作用の影響を除くと共に、測定精度を高めるた
めに振幅の安定化の容易な数10Hz程度の方形波電
圧源又は商用電源等より成る。

C_Rは被測定純水の抵抗率測定用セルで、抵抗
率測定用の対向電極を内装すると共に、図には示
していないが被測定純水をセル内に連続的又は間
欠的に流入流出せしめるための流入流出管及びそ
の開閉弁を設けてある。

A₁ないしA₆は演算増幅器、R₁，R₄，R₅，R₆，
R₉及びR₁₀は入力抵抗、R₂，R₃，R₇，R₈及びR₁₁
は帰環抵抗、R_TH1及びR_TH2は温度補償用抵抗素
子、C₁は帰環コンデンサ、C₂は平滑コンデンサ、
D₁及びD₂は整流用ダイオード、T_Oは出力端子で
ある。

温度補償用抵抗素子R_TH1は負の温度特性を有す
る感温抵抗素子、例えば所謂サーミスタ等より成
り、所要の温度係数が設定され、演算増幅器A₂
と共に温度補償回路を形成する。

温度補償用抵抗素子R_TH2もまたR_TH1と同様、負
の温度特性を有する感温抵抗素子で、所要の温度
係数が設定され、演算増幅器A₄と共に温度補償
回路を形成する。

尚、温度補償用抵抗素子R_TH1及びR_TH2は、被測
定純水と常に等しい温度を保ち得るようにセル
C_Rの内部に設けるか、外部に設ける場合には、
出来るだけセルC_Rに接近して設ける。

演算増幅器A₆は、整流用ダイオードD₁及びD₂、
帰環抵抗R₁₁及び平滑コンデンサC₂と共に整流回
路、即ち、理想化ダイオード回路を形成する。

（作用） 抵抗率測定用セルC_R内に被測定純水を流入せ
しめた場合、抵抗率測定用対向電極間における被
測定純水の抵抗値をR_C、セルC_Rの容器定数をＣ
とすると、R_Cは、 R_C＝Ｃ／K_t＝Ｃ・R_t ……(7) で表わされ、又、演算増幅器A₁ないしA₄の出力
電圧をe₁ないしe₄、演算増幅器A₅の出力電圧を
e₀、温度補償用抵抗素子R_TH1及びR_TH2の各抵抗値
を同じ符号で用いてR₁ないしR₃、R₈、R₉、R_TH1
及びR_TH2で表わすと共に、交流定電圧源S_ACの出
力電圧をＥとすると、演算増幅器A₅の出力電圧
e₀が帰環コンデンサC₁を介して演算増幅器A₁に
帰環せしめられるから、 e₁＝（１＋R₂／R₁）e₀ ……(8) e₂＝−R₃／R_TH1e₁ ……(9) e₃＝−Ｅ・R₇／R₆−e₂・R₇／R₄−e₁・R₇／R₅ R₄＝R₅＝R₆＝R₇ とすれば、 e₃＝−Ｅ−e₂−e₁ ……(10) e₄＝−R₈／R_TH2e₃ ……(11) e₀＝−R_C／R₉e₄ ……(12) (12)式に(7)式ないし(11)式を代入して R_c及びe₁ないしe₄を消去すると、 e₀＝Ｃ／R₉・R_t・R₈／R_TH2×｛−Ｅ
＋R₃／R_TH1（１＋R₂／R₁）e₀−（１＋R₂／R₁）e₀｝……
（13） となる。

上式をe₀項でまとめると、 e₀＝−Ｅ・Ｃ／R₉／１／R_t・R_TH2／R₈＋Ｃ／R₉（１＋
R₂／R₁）（１−R₃／R_TH1） ……（14） となる。

（14）式において、 Ｃ／R₉＝ａ（単位はＳ／cmとなる）……（15） R_TH2／R₈＝１／ｆ(t) ……（16） Ｃ／R₉（１＋R₂／R₁）＝K₀₂₅ ……（17） R₃／R_TH1＝ｇ(t)／ｆ(t) ……（18） となるように各回路定数を選び、（14）式に（15）
式ないし（18）式を代入すると、 e₀＝−１／１／R_t・ｆ(t)＋K₀₂₅｛１−ｇ(t)／ｆ(t)
｝・aE ……（19） となり、（19）式の右辺は(6)の式の右辺と対応す
ることとなるから、演算増幅器A₅の出力電圧e₀
を演算増幅器A₆回路より成る整流回路に導入整
流することにより、出力端子T_Oから被測定純水
の25℃換算抵抗率ρ₂₅に対応する電圧を取出すこ
とが出来る。

（実施例２） 第２図は、本考案の他の実施例を示す図で、
S_DCは直流電圧源、DAは直流、交流変換器、AD
は交流・直流変換器で、他の符号は第１図と同様
である。

（作用） 本実施例における測定作動は前実施例と同様で
あるが、本実施例においては、測定用電圧源とし
て直流電圧源S_DCを用い、演算増幅器A₁ないしA₄
を直流信号で作動せしめるので、前実施例に比し
更に動作の安定化を図ることが出来る。

（考案の効果） 第３図は、本案装置の試作品における測定結果
を示す曲線図で、横軸は被測定純水の温度（℃）、
縦軸は被測定純水の抵抗率（MΩ・cm）、破線は
被測定純水の実際の抵抗率、実線は出力端子T_O
から得られた測定値で、図から明らかなように、
被測定純水の温度変化に関係なく常に25℃換算の
抵抗率を求めることが出来る。

以上の説明から明らかなように、本案装置は簡
単かつ回路構成で、被測定純水の25℃換算抵抗率
を自動的に、かつ、迅速正確に測定し得るもの
で、実用上の効果甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本考案の実施例
を示す図、第３図は、本装置による測定結果を示
す曲線図で、S_AC及びS_DC：測定用電源、C_R：抵抗
率測定用セル、A₁ないしA₆：演算増幅器、R₁、
R₄、R₅、R₆、R₉及びR₁₀：入力抵抗、R₂、R₃、
R₇、R₈及びR₁₁：帰環抵抗、R_TH1及びR_TH2：温度
補償用抵抗素子、C₁：帰還コンデンサ、C₂：平
滑コンデンサ、D₁及びD₂：整流用ダイオード、
T_O：出力端子、DA：直流・交流変換器、AD：
交流・直流変換器である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 電解質の溶解している純水における導電率の
   温度特性を表わす関数をｆ(t)、電解質の溶解が
   皆無であると想定した理想純水における導電率
   の温度特性を表わす関数ｇ(t)とした場合、 測定用電圧が反転入力端子に加えられる第１
   の演算増幅器A₃回路と、 前記関数ｆ(t)の逆数に等しい温度特性を有す
   る第１の感温抵抗素子R_TH2を介して前記第１の
   演算増幅器A₃回路の出力が反転入力端子に加
   えられる第２の演算増幅器A₄回路と、 被測定純水の抵抗率測定用セルに内装した対
   向電極が負帰還回路に挿入され、前記第２の演
   算増幅器A₄回路の出力が反転入力端子に加え
   られる第３の演算増幅器A₅回路と、 この第３の演算増幅器A₅回路の出力が帰還
   コンデンサC₁を介して非反転入力端子に加え
   られ、出力を前記第１の演算増幅器A₃の反転
   入力端子に加えると共に、非反転増幅回路を形
   成する第４の演算増幅器A₁回路と、 前記関数ｆ(t)とｇ(t)との比ｆ(t)／ｇ(t)に等しい温 度特性を有する第２の感温抵抗素子R_TH1を介し
   て前記第４の演算増幅器A₁回路の出力が反転
   入力端子に加えられ、出力を前記第１の演算増
   幅器A₃の反転入力端子に加える第５の演算増
   幅器A₂回路と、 前記第３の演算増幅器A₅回路の出力を整流
   して出力端子に送出する整流回路とを備えたこ
   とを特徴とする純水の抵抗率測定装置。 (2) 測定用電圧が交流電圧である実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の純水の抵抗率測定装置。 (3) 測定用電圧が直流電圧で、第２及び第３の演
   算増幅器A₄及びA₅回路間に直流・交流変換器
   を、帰還コンデンサC₁及び第４の演算増幅器
   A₁回路間に交流・直流変換器をそれぞれ介在
   せしめた実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   純水の抵抗率測定装置。