JPH09138207A - 導電率検出装置及び検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体の導電率を測定する際に電極表面に付着
するスケールの量が多くなり、導電センサとしての性能
が早期に低下する問題があった。 【解決手段】 導電率を検出すべき液体中に一定の間隔
を存して配置された一対の電極２，３と、この電極２，
３間に電圧を印加する電圧印加手段６と、この電圧印加
手段６によって前記電極２，３間に電圧を印加すること
によりこの電極２，３間の抵抗値を求め、この抵抗値か
ら導電率を算出する演算手段１４とを備えた導電率検出
装置を構成する場合において、前記電圧印加手段６は、
前記液体が化学反応を開始する電解開始電圧より若干高
い電圧を前記電極間に印加することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体中に配置した
電極間の抵抗値を求めて液体の導電率を測定する導電率
検出装置及び検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電解槽に導入した被電解液を電気分解す
る電解水生成器、例えば、原水に塩水を添加した混合水
を電解して酸性水を生成する酸性水生成器等において
は、原水の水質によって酸性水の濃度が変化する問題が
あるため、原水等の導電率を測定するための導電率検出
装置を備えている。

【０００３】この導電率検出装置は、図４に示すよう
に、原水の抵抗を測定する導電率センサとして、一対の
電極２，３を原水の導入管路に配置している。この電極
２，３は、一方の電極２が接地され、他方の電極３が固
定抵抗４を介してトランジスタ１７のコレクタに接続さ
れている。また、他方の電極３は、分割比が所定値に設
定された抵抗１５，１６を介して制御手段２０の入力ポ
ートに接続されている。前記トランジスタ１７は、エミ
ッタが電源部の出力端子８に接続され、例えば、１２Ｖ
の直流電圧が供給されるようになっている。このトラン
ジスタ１７のベースは、スイッチングトランジスタ１８
のコレクタに接続されている。このスイッチングトラン
ジスタ１８は、エミッタが接地され、ベースが抵抗１９
を介して制御手段２０の出力ポートに接続されている。

【０００４】この制御手段２０は、例えば、マイクロコ
ンピュータで、導電率の測定を開始してから検出される
電圧値から原水の導電率を求める構成となっている。導
電率の測定前は、制御手段２０の出力ポートから「Ｌ」
レベルの信号が出力されている。スイッチングトランジ
スタ１８および１７は、未動作であるので１２Ｖの直流
電圧は電極２，３に供給されていない。従って、制御手
段２０の入力ポートには電圧が検出されず、０Ｖであ
る。測定時は、制御手段２０の出力ポートから「Ｈ」レ
ベルの信号が出力され、スイッチングトランジスタ１８
および１７を駆動させて、１２Ｖの直流電圧を電極２，
３に供給する。

【０００５】この電極２，３間に原水を流通させておく
と、電気化学反応により電解が開始された時点で電流が
流れ、電極２，３間で原水の抵抗値ｒに応じた電圧が生
じて入力ポートには分割抵抗１５，１６の分割比による
電圧が検出される。前記制御手段２０は、測定時の検出
電圧より所定の計算式に基づいて前記未知の抵抗値ｒを
求め、原水の導電度を導き出す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
導電率検出装置は、一対の電極２，３間に１２Ｖの定電
圧を印加して原水の導電率を測定するようになっている
ので、両電極２，３間にはこの印加電圧に比例した値の
電流が流されている。通常、液体中の電極２，３間に電
流が流れると、電気化学反応に伴って電極表面にはスケ
ールが析出するが、１２Ｖ程度の電圧が印加されるとき
は、電流量も大きくなることから、スケールの付着量が
多くなって導電率の精度が低下する問題が生じていた。

【０００７】つまり、この種の導電率検出装置のよう
に、電極２，３間に電圧を印加したときに検出される電
圧から原水の導電率を測定するものでは、スケールが付
着しているときに検出された電圧値で原水の抵抗値ｒを
求めると、その導電率は誤差を含むものとなる。この点
に鑑みて、スケールの付着量が少なくなるように印加電
圧を低く設定することが考えられるが、この測定方法は
電極２，３に対し一定の電圧を印加しておいて、検出電
圧から原水の抵抗値ｒを求める方法であるため、水質の
異なる水や各種の液体を測定可能とするには、印加電圧
を１２Ｖ以下に下げられないのが実情であった。

【０００８】このため、従来は導電率の測定精度を維持
すべく前記電極２，３間に印加する電圧の極性を変換
し、電極２，３に対して逆極性の電圧を印加することに
より電極表面のスケールを剥離させる、所謂逆電洗浄を
頻繁に行っていた。しかしながら、この逆電洗浄方法に
よってスケールを剥離するには、極性反転期間を短くし
なければならず、このように短期間で頻繁になされる極
性反転は導電率の測定にとって障害になるものであっ
た。

【０００９】そこで、本発明のうち請求項１項記載の発
明は、液体の導電率測定用の電極間に印加する電圧を低
くして電極表面のスケール析出量を低減させ、導電率を
長期にわたって精度良く測定し得る導電率検出装置を提
供することを目的とする。また、本発明のうち請求項２
項記載の発明は、電極への印加電圧を低い値から段階的
に可変することにより、導電率の適正値を求め得る導電
率検出方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１項記載の発明は、導電率を検
出すべき液体中に一定の間隔を存して配置された一対の
電極と、この電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
この電圧印加手段によって前記電極間に電圧を印加する
ことによりこの電極間の抵抗値を求め、この抵抗値から
導電率を算出する演算手段とを備えた導電率検出装置に
おいて、前記電圧印加手段は、前記液体が化学反応を開
始する電解開始電圧より若干高い電圧を前記電極間に印
加することを特徴としている。

【００１１】本発明のうち請求項２項記載の発明は、導
電率を検出すべき液体中に一定の間隔を存して配置され
た一対の電極間に、前記液体が化学反応を開始する電解
開始電圧より若干高い電圧を段階的に変化させて印加す
るとともに、前記印加電圧が段階的に変化される毎に前
記電極間の抵抗値を求め、このようにして求めた複数の
抵抗値の平均値から前記液体の導電率を算出するもので
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。図１は、本発明に係る導電率検出
装置を示す電気回路図である。

【００１３】この導電率検出装置は、酸性水やアルカリ
水を生成する酸性水生成器に設けられ、この酸性水生成
器の電解槽に導入される原水の導入路に配した導電率セ
ンサ１の電極２，３間に電圧を段階的に印加して原水の
抵抗を求めてから、導電率を導き出す構成となってい
る。また、図示省略しているが、この電極２，３間に印
加する電圧の極性を変換して逆極性の電圧を印加するこ
とにより、電極表面のスケールを剥離させて所謂逆電洗
浄を行う電圧極性変換部を具備している。

【００１４】前記電極２，３には、白金メッキ等が用い
られ、水道水を原水として電解槽に供給する導入管内に
所定の間隔をあけて一対が配置されている。一方の電極
２は接地され、他方の電極３は抵抗値が一定の固定抵抗
４を介してスイッチングトランジスタ５のエミッタに接
続されている。また、他方の電極３は、制御手段１０の
入力ポートに接続されており、この電極３からの出力電
圧が制御手段１０の電圧検出部１２に送出されるように
なっている。前記スイッチングトランジスタ５は、コレ
クタが三端子レギュレータ６の出力端に接続され、ベー
スが抵抗９を介して制御手段１０の出力ポートに接続さ
れている。この制御手段１０は、導電率の測定を開始す
るときに、「Ｈ」レベルの信号を出力してスイッチング
トランジスタ５を駆動させる。

【００１５】前記三端子レギュレータ６は、入力端が電
源部の出力端子８に接続されており、この導電率検出装
置においては電源部より５Ｖ前後の直流低電圧を導入す
るようになっている。また、この三端子レギュレータ６
の共通端子側には、一端が接地された可変抵抗７が接続
されている。この可変抵抗７は、制御手段１０の出力ポ
ートに接続されていて、この制御手段１０からの電圧可
変指令を受けるようになっている。

【００１６】この制御手段１０は、マイクロコンピュー
タであって、前記三端子レギュレータ６から電極間に印
加する電圧を段階的に可変させる電圧可変部１１と、電
極２，３より送出されてくる電圧のレベルを検出する電
圧検出部１２とを備えるとともに、前記電圧可変部１１
で指示する電圧の値、電圧検出部１２で検出した電圧の
値、前記固定抵抗４の抵抗値および計算で求められる電
流値等を数値データで記憶する記憶部１３と、この記憶
部１３に格納されたデータを所定の計算式に代入して演
算処理を実行し、測定すべき液体の抵抗値を求めてその
導電率を算出する演算部１４とを備えて構成されてい
る。

【００１７】この制御手段１０は、導電率の測定開始時
に電圧可変部１１を介して三端子レギュレータ６に対
し、液体が化学反応を開始する電解開始電圧より若干高
い電圧を電極２，３間に印加するように指示を与える。
また、測定開始に伴って前記印加電圧が段階的に昇圧す
るよう指令する。このように液体の導電率を検出する場
合に電極２，３への印加電圧を低いレベルから段階的に
可変させるのは、導電率の測定中に電気化学反応によっ
て電極２，３表面に析出するスケールをできるだけ少量
にするためである。

【００１８】すなわち、一対の電極２，３間に電流を流
すことで液体の抵抗を求めるこの導電率検出方法による
と、測定時には液体の電気化学反応によって電解が開始
される電圧より若干高めの電圧を電極２，３に印加し、
この電極２，３間に電流が流れることで出力される電圧
を検出する必要がある。この際、従来のように電極２，
３間への印加電圧が一定で高いレベルに設定されている
と、電解開始とともに電極２，３間を流れる電流量が大
となるため、スケールの析出量が多くなり、電極２，３
の表面には早期にスケールが付着する状態となる。この
スケールの付着量が大になると、電極２，３の導電率セ
ンサ１としての機能が低下し、液体の抵抗値を正確に求
めることができなくなって、導電率の測定精度が著しく
低下する。

【００１９】従って、この問題を回避するためには、前
述のように液体が電気化学反応を開始する電解開始電圧
より若干高い電圧が電極２，３間に印加されるようにコ
ントロールすればよい。これにより、電極２，３間を流
れる電流量を少なくして、スケールの付着量を極力低減
し得る条件の下に電極２，３の出力電圧を検出し、導電
率を測定することができる。

【００２０】ただし、この電極２，３間への印加電圧が
前記電解開始電圧より若干高い程度であると、水道水等
の原水を測定するような場合には、電極２，３から出力
される電圧が変動し、抵抗値が不安定な値を示すために
導電率の測定が不正確なものとなる。よって、上記導電
率検出装置による検出方法においては、前述の電解開始
電圧より若干高い電圧を電極２，３間に印加した後、こ
の印加電圧を段階的に昇圧させて複数の出力電圧を検出
し、これらの出力電圧から複数の抵抗値を求めて、この
平均値を算出することにより、導電率を導き出すように
している。

【００２１】なお、前記電極２，３間に印加する電圧の
最小値、最大値および印加電圧の段階的な可変の値は、
酸性水生成器の電解槽に供給される水の水質や種別に応
じて予め適正値を制御手段１０に設定する。

【００２２】以上のような条件の下で測定を開始する
と、電圧可変部１１が電極２，３への印加電圧を段階的
に可変する毎に、電圧検出部１２へ入力する電圧を受け
て演算部１４が抵抗値を求める。つまり、この演算部１
４は、オームの法則に基づいて既知の固定抵抗４（抵抗
値Ｒ）と未知の水抵抗（抵抗値ｒ）との直列抵抗回路を
流れる電流を算出し、この電流値より電極２，３間の抵
抗値を計算する。そして、このようにして求めた複数の
抵抗値の平均値から原水の導電率を演算する。

【００２３】ここで、 Ｖａ：印加電圧 Ｖｂ：検出電圧 Ｉ：回路の電流 Ｒ：固定抵抗の抵抗値 ｒ：液体の抵抗値 とすると、オームの法則により、 Ｉ＝Ｖａ／（Ｒ＋ｒ） 検出電圧Ｖｂは、 Ｖｂ＝Ｖａ−ＩＲ ＝Ｖａ−｛Ｖａ／（Ｒ＋ｒ）｝Ｒ・・・（１） となるので、既知である印加電圧Ｖａの値、検出電圧Ｖ
ｂの値および固定抵抗４の抵抗値Ｒを上式（１）に代入
して演算すると、未知の液体の抵抗値ｒを算出すること
ができる。

【００２４】このようにして抵抗値ｒ（Ω）が求められ
ると、導電度は１／ｒ（ｍｈｏ）であるから、抵抗の逆
数をとることにより導電率を知ることができる。この
後、複数回の測定とともに演算処理がなされて数値の異
なる抵抗値が得られると、導電率測定の正確さを期すた
めに平均値を算出する。この場合、測定開始時から終了
までの全抵抗値を平均してもよいが、低い値を示す抵抗
値を数点採用して平均することにより得た値を液体の抵
抗値とするのが好ましい。

【００２５】

【実施例】この実施例においては、導電率検出装置を設
ける酸性水生成器の原水導入管路に配置した前記一対の
電極２，３間に直流電圧を段階的に印加し、この電極
２，３から出力される電圧を検出して得たデータと既知
のデータとを前述の計算式により演算処理することによ
って導電率を導き出すようにしている。

【００２６】本例では、図１に示す導電率検出装置にお
ける電源部の出力電圧Ｖａを５Ｖ、固定抵抗４の抵抗値
Ｒを９００Ωとし、図２に示すように、三端子レギュレ
ータ６の出力電圧が１．０Ｖから５．０Ｖまで０．２Ｖ
づつ段階的に昇圧するように可変させることとした（図
２のＡ）。また、この測定時には、電極２，３への印加
電圧を段階的に昇圧させる時間をｔ1 ，ｔ2 ・・・ｔｎ
とし、これらの時間幅ｔ1 〜ｔ2 は若干長くして、昇圧
後に一定時間が経ってから入力する値を計算データに採
用することにしている。

【００２７】この実験により、電圧検出部１２に入力す
る検出電圧が、図２の特性曲線（Ｂ）で示される結果と
なった。この特性曲線（Ｂ）で判るように、印加電圧よ
りも検出電圧が低くなるのは、原水の水抵抗で電圧降下
が生じたためである。また、電極２，３に電圧を印加し
た後、約１．６Ｖに昇圧するまでの間は電圧が検出され
ないのは、原水の水質により電気分解の開始電圧が異な
っていて、この導入水の場合には１．６Ｖ近くまで電極
２，３間に殆ど電流が流れないからである。

【００２８】このような実験の後、電圧の検出データお
よび既知のデータを上式（１）に順次代入して演算処理
すると、この原水の抵抗値が図３の特性曲線（Ｃ）で示
される値となった。そして、これら複数の抵抗値の中
で、低い値を示しかつ各値がほぼ等しい安定領域のｒ
３，ｒ４，ｒ５，ｒ６を計算により平均し、この平均値
を原水の抵抗値としたうえ、さらにこの抵抗値を計算し
て原水の導電率を得た。

【００２９】これにより、前記電極２，３間への印加電
圧が５．０Ｖ以下と低く、供給電流の少ない好条件下で
導電率を測定することができ、スケールの付着量を大幅
に低減することが可能となった。このため、電極２，３
の導電率センサ１としての機能が長期にわたって低下す
ることなく、精度よく導電率の測定を行うことができ
る。よって、前記電圧極性変換部により電極２，３間に
印加する電圧の極性を変換し、逆極性の電圧を印加する
ことで電極表面のスケールを剥離させる逆電洗浄の期間
を長くすることもでき、頻繁な極性反転に伴う導電率測
定上の障害が回避される。

【００３０】なお、電源部からの供給電圧Ｖａを５．０
Ｖとし、三端子レギュレータ６の出力電圧が１．０Ｖか
ら０．２Ｖづつ段階的に昇圧するように可変させたが、
原水の水質に応じて電圧Ｖａをさらに下げたり、段階的
な可変電圧の値を任意の幅に変更してもよい。また、上
記導電率検出装置を酸性水生成器に設けて原水の導電率
を測定する構成としたが、他の電解水生成器に採用した
り、各種液体の導電率を測定する導電率計等に応用して
もよいのは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１項記載の発明は、液体の導電率を測定する導電率セ
ンサの電極に印加する電圧を測定が可能な限り低くして
電極表面のスケール析出量を低減させることができるの
で、液体の導電率を長期にわたって精度良く測定できる
効果がある。

【００３２】また、本発明のうち請求項２項記載の発明
は、電極への印加電圧を段階的に可変して液体の導電率
を測定することにより電極表面のスケール析出量を低減
させ、電極に逆極性の電圧を印加してスケールを剥離さ
せる逆電洗浄の期間を長くすることにより、頻繁な極性
反転に伴う導電率測定上の障害を回避し得る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る導電率検出装置を示
す電気回路図である。

【図２】実施例に係る電極への印加電圧に対する検出電
圧の関係を示す説明図である。

【図３】同電極に低電圧を印加して求めた抵抗値の特性
曲線を示す説明図である。

【図４】従来の導電率検出装置を示す電気回路図であ
る。

【符号の説明】

２，３ 電極 ６ 電圧印加手段 １４ 演算手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電率を検出すべき液体中に一定の間隔
   を存して配置された一対の電極と、この電極間に電圧を
   印加する電圧印加手段と、この電圧印加手段によって前
   記電極間に電圧を印加することによりこの電極間の抵抗
   値を求め、この抵抗値から導電率を算出する演算手段と
   を備えた導電率検出装置において、 前記電圧印加手段は、前記液体が化学反応を開始する電
   解開始電圧より若干高い電圧を前記電極間に印加するこ
   とを特徴とする導電率検出装置。
2. 【請求項２】 導電率を検出すべき液体中に一定の間隔
   を存して配置された一対の電極間に、前記液体が化学反
   応を開始する電解開始電圧より若干高い電圧を段階的に
   変化させて印加するとともに、前記印加電圧が段階的に
   変化される毎に前記電極間の抵抗値を求め、このように
   して求めた複数の抵抗値の平均値から前記液体の導電率
   を算出することを特徴とする導電率検出方法。