JPS5836737B2 - Ｐｈ測定法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ｐＨ測定法およびその装置に関する。

現在もつとも普遍的なｐＨ測定法に、ガラス電極法があ
る。

ガラス電極法は、ガラス電極内部電極と、ガラス電極の
外側に設ける比較電極内部電極間の溶液間に発生する電
位差を取り出して、適当なメータで知るようになってい
る。

上記比較電極は、被検液のｐＨ値に無関係な一定の電位
差を示すために、一定の濃度の電解質溶液に内部電極を
浸し、電解質溶液と被検液との間を、電気的接続をなし
て仕切ってある。

この電気的接続は、電解質溶液を、被検液の中に少しづ
つ流出させてなしている。

したがって、従来のガラス電極法における問題点として
、 （ｉ） 電解質溶液は消費されその補給を怠ることが
できない。

（１１）電解質溶液圧が、常に被検液圧より高い状態に
あるように考慮する必要がある。

（１１Ｄ 被検液中に、多量の電解質溶液が流出して
、被検液を汚染しないようにする必要がある。

等があり、従来のガラス電極法の改善点でもあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、電解質溶液の補給や被検液圧を考慮することな
く、被検液のｐＨを測定する方法および装置を提供する
にある。

本発明の他の目的は、被検液を、電解質溶液で汚染する
ことのないｐＨ測定の方法および装置を提供するにある
。

本発明は、上述の目的を、２本のガラス電極を用い、そ
の２本のガラス電極に強制的に温変差を与えて、その温
度差および各電極間の電位差を得て、所望の演算をなし
て、被検液のｐＨ値を知る構或なして実現している。

以下、本発明について詳しく説明する。

まず、本発明の原理を説明する。

周知のとおり、ガラス電極の先端の半球部は、独特の処
方によって作られたガラス膜で、ここに溶液のｐＨ値に
比例した電位差が発生し、ガラス膜の両側に、それぞれ
ＰＨｉ，ＰＨｓなるｐＨの溶液を浸すと、ガラス膜の両
側に（１）式および（２）式で示される起電力ｅｉおよ
びｅ８を生じる（第１図参照）。

ここで、ＰＨｉ溶液は内部緩衝液、ＰＨｓ溶液は被検液
とみなす。

いま、ガラス電極２本（／Ｉ６１および／ｌ６２電極と
いう）を溶液に浸し、各電極のガラス膜両側の電位差ｅ
ｇ １ （ Ａ Ｉ電極）およびｅ ｇ２ （ Ａ
２電極）の差Ｅｇを（４）式で得る。

但し、△Ｔ＝Ｔ２−Ｔ１ したがって、（５）式から明らかなように、ＰＨｉを概
知（電極の内部緩衝液のｐＨ値）とすれば（ｉ）Ｂｇお
よび△Ｔを測定して，ＰＨｓを知ることができる。

（［１）△Ｔを一定にし、Ｅｇを測定して、ＰＨｓを知
ることができる。

因みに、（５）式に基づいて算出すると、△Ｔ一１ ｄ
ｅｇ． ＰＨｓ −ＰＨｉ ＝ １でＥｇ＝ ０． １
９ ８ ｍＶとなる。

したがって、△Ｔ＝ ２ ０ ｄｅｇ．に保持すれば、
Ｅ ｇ ＝ ４ ｍ Ｖ ／ Ｐ Ｈの信号を得ること
ができる。

第２図は、本発明の一実施例によるｐＨ測定装置の構或
説明図である。

第２図において、ＧＥ１およびＧＥ２はガラス電極であ
る。

ガラス電極ＧＥ１１−１その内卵こ、内部電極■Ｅ１お
よび温度検知体ＴＲ１を含み、内部緩衝液で満たされて
いる。

ガラス電極ＧＥ２は、その内部に、内部電極ＩＥ２、温
度検知体ＴＲ２およびヒータＨＥを含み、内部緩衝液で
満たされている。

そして、各電極において、ガラス膜ＧＭ１およびＧＭ２
の両側に、（ｌ）式および（２１式で示される起電力が
生じるようになっている。

ガラス電極ＧＥ２の外周は、断熱材ＨＩで包まれ、電極
内部と外部との熱的伝達は、ガラス膜ＧＭ２の部分にて
なす構或となっている。

Ｃ１は高入力抵抗の増幅器で、電極ＩＥ１と■Ｅ２の電
位差を増幅すると共に，ガラス電極ＧＥ１およびＧＥ２
の不斉電位の調整機能を具えている。

Ｃ２およびＣ３は温度変換器で、温度検知体ＴＲ１およ
びＴＲ２による温度信号を、電気信号ｌこ変換する変換
器である。

Ｃ４は演算器で、増幅器Ｃ１、温度変換器Ｃ２およびＣ
３からの信号を入力となし、所望の演算をなして、被検
液のｐＨ値に対応する信号を出力する機能を具えている
。

Ｃ，は温度調節器である。

温度調節器Ｃ５は、温度変換器Ｃ３の信号を入力となし
、制御信号をヒータＨＥへ送出して、ガラス電極ＧＥ２
を一定温度に制御するようになっている。

上記構成において、電極ＧＥ１およびＧＥ２を標準液に
浸し、温度調節器Ｃ５の機能を停止させ（ＴＩ＝Ｔ２と
なる）、増幅器Ｃ１の不斉電位の調整機構によって（４
）式において、ＥＡ ８２ ＥＡＳ １””Ｏが実現
できる。

その後、被検液に両電極を入れ、温度調節器Ｃ５を働か
せて、両電極間にΔＴを作らしめる。

これを、温度変換器Ｃ２およびＣ３を介して演算器Ｃ４
への入力となすと共に、両電極間の電位差に対応する信
号を増幅器Ｃ１を介して演算器Ｃ４へ入力となし、（５
）式に基づく演算をなして、被検液のｐＨ値ＰＨｓに対
応する信号を得る。

もちろん、ガラス電極ＧＥ１およびＧＥ２の内部緩衝液
のＩ）Ｈ値ＰＨｉは既知で、かつ等しく（通常７）、（
５）式におけるＰＨｉに対応する値は設定済みである。

ところで、ガラス電極ＧＥ１およびＧＥ２における電位
差は、ガラス膜ＧＭ，およびＧＭ２の表面約１０人の範
囲において発生するものであり、（１）式および（２）
式の起電力は、ガラス膜ＧＭ１およぴＧＭ２の温度（ガ
ラス膜に接する被検液の温度とも言える）に依存する。

したがって、（５）式に基づく演算で得る被検液のｐ｝
｛値は、被検液の温度（温度検知体Ｒ，が検出する温度
）より△Ｔ高い温度におけるｐＨ値として読みとる必要
がある。

一方、温度差△Ｔの発生は、ガラス膜ＧＭ，とＧＭ２の
各膜の両開であればよいのであるから、ガラス電極ＧＥ
２の構成を、第２図のように、温度検知体ＴＲ２および
ヒータＨＥを内蔵し、外周を断熱材ＨＩで包むことによ
って、ガラス膜ＧＭ２の温度制御を容易にし、温度差△
Ｔの発生を効果的になすことができる。

なお、上記実施例において、ガラス電極ＧＥ２の温度制
御をなして、温度差△Ｔを得ているが、本発明はこれに
限定するものではない。

ガラス電極ＧＥ１をＧＥ２と同じように温度制御をなし
、両電極間の温度差△Ｔをより精度高く保持して、（５
）式による演算をなして、被検液のｐＨ値を得るように
してもよい。

また、上記実施例において、ガラス電極ＧＥ２を加熱し
て、温度差△Ｔを得ているが、たとえば、ヒータＨＥに
代えて、ペルチェ効果素子を用いて、ガラス電極ＧＥ２
を冷却して、温度差△Ｔを発生せしめてもよい。

さらに、ガラス電極ＧＥ１とＧＥ２間の電位差の検出は
、上記実施例に限定する必要もない。

白金電極等を基準電極となして、この白金電極とガラス
電極ＧＥ１またはＧＥ２間の電位差を検出して、その差
を増幅器Ａの入力となして、（５）式に基づく演算をな
してもよい。

以上、詳しく説明したように、本発明によれば比較電極
を用いず、２本のガラス電極で被検液のｐＨ値を知るこ
とができるので、電解液溶液を補給する作業を必要とせ
ず、被検液圧の考慮もする必要はなく、その使用がきわ
めて簡単な扱いでなし得る。

また、被検液中に流出する溶液もないので、被検液を汚
染することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガラス膜の発生起電力の説明図、第２図は、
本発明の一実施例番こよるｐＨ測定装置の構成説明図で
ある。 ＧＥ１およびＧＥ２・・・ガラス電極、［Ｅ１およびＩ
Ｅ２・・・内部電極、ＴＲ１およびＴＲ２・・・温度検
知体、ＧＭ１およびＧＭ２・・・ガラス膜、ＨＥ・・・
ヒータ、ＨＩ・・・断熱材、Ｃ１・・・増幅器、Ｃ２お
よびＣ３・・・温度変換器、Ｃ４・・・演算器、Ｃ，・
・・温度調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検液に、２本のガラス電極を浸漬し、いずれか一
   方または双方を強制的に加熱または冷却して、前記２本
   のガラス電極間に温度差を生ぜしめ、この温度差および
   前記２本のガラス電極間の電位差を求めて、所望の演算
   をなして、被検液のｐＨを測定する方法。 ２ 前記ガラス電極の加熱または冷却を、ガラス電極の
   内部にてなすようにした特許請求の範囲第１項の方法。 ３ 内部電極および温度検知体を内蔵して成る第１ガラ
   ス電極と、内部電極、温度検知体および温度励起素子（
   ヒータまたはペルチェ効果素子）を内蔵して成る第２ガ
   ラス電極と、前記第１ガラス電極および前記第２ガラス
   電極の内部電極間の電位差を増幅する増幅器と、前記第
   １ガラス電極および前記第２ガラス電極の温度検知体に
   よる温度信号を電気信号に変換する第１温度変換器およ
   び第２温度変換器と、該第２温度変換器の信号を入力と
   なし、前記第２ガラス電極の温度励起素子へ出力する温
   度調節器と、前記第１温度変換器、第２温度変換器およ
   び前記増幅器の信号を入力となし、所望の演算をなして
   被検液のｐＨ値に対応する信号を出力する演算器を具備
   し、前記第１ガラス電極と前記第２ガラス電極間に温度
   差を生せしめて、被検液のｐＨ値を測定するｐＨ測定装
   置。