JPS60186751A - ｐＨ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、ｐＨ計に関する。とくに、本発明は、雌形同
軸コネクタに接続された感応電極及び比較電極を有する
複合電極が着脱自在に保持される信号変換形ｐＨ検出器
を筒状ホルダの一端に封止し、調整手段と指示器とを有
する指示調節器を筒状ホルダの他端に取付け、信号変換
形ｐＨ検出器と指示調節器との間のケーブルを筒状ホル
ダ内に装入してなるｐｎ計に関する。

従来技術 従来のｐＨ計では、ガラス電極の交換の便その他を考慮
してｐＨ検出器と指示調節器とを機械的に結合すること
なく離して設置し、両者を高絶縁ケーブルで電気的に接
続するのが通例である。ｐＨ検出器が指示調節器から離
れている場合には、標準液を用いての校正に当って標準
液中に浸漬されるｐＨ検出器位置と校正状態を監視調節
する指示調節器位置との間に距離があるため、再位置間
になんらかの通信手段が必要であり、単に校正作業が面
倒であるだけでなく一人の作業員で校正することが困難
である欠点が生ずる。また、ｐＨ検出器はその高内部イ
ンピーダンのため誘導を受け易いが、とくにｐＨ検出器
と指示調節器の間の距離が長いときは多くの雑音源に曝
され誘導障害の増える欠点がある。

発明の目的 従って、本発明の目的は、複合電極を着脱自在に保持す
る信号変換形ｐＨ検出器と指示調節器とをｔＡ状ホルダ
により結合した一体的構造のｐＨ計を提供することによ
り、従来技術の上記欠点を解決するにある。

発明の構成 −１−星目的を達成するため、本発明においては、感１
７−１電極と比較電極とを雌形同軸コネクタに接続１、
て複合電極を形成し、感温抵抗素子及び信号変換器を有
するケーシングにその複合電極を着脱自在に接続して信
号変換形ｐＨ検出器とする。ここに信号変換器とは、感
応電極と比較電極との間に生ずる被検液のｐ）Ｉ伯に比
例した電位差であって高内部インピーダンスの電位差を
、低内部インピーダンスの信号に変換するとともに、感
温抵抗素子を用いて温度補償を行なうものである。この
信号変換形ＰＨ検出器を筒状ホルダの一端に封止する９
その筒状ホルダの他端に、不斉電位差調整手段、スパン
調整手段及び指示器からなる指示調節器を取付ける。ま
た、その筒状ホル・りの内部にイｒ１号変換形ｐＨ検出
器と指示調節器との間のケーブルを装入して一体的に椙
凌されたｐＨ計とする。

実施例 以下、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。一実
施例の固成的断面図を示す第１図において、ｐＨ計は、
信号変換形ｐＨ検出器Ｅ、指示調節器Ｉ、及び信号変換
形ｐＨ検出器Ｅと指ホｍ節器Ｉとを結合する筒状ホルダ
Ｆかもなる。

同図の実施例においては、信号変換形ｐＨ検出器Ｅのケ
ーシング１の内部には、壁体２により区分された電極室
３及び変換Ｗ室４が設けられる。電極室３は、カートリ
ッジ形の複合電極５を着脱目イ）に保持する９図示実施
例では、複合電極５の保持を確実にすため、電極カバー
６のねじ部６ａをケーシングｌのねじ部１ａに螺合させ
、電極カバー６の内方突起７により、複合電極５の拡大
部８をケーシング１の下端に接触させた位置に保つ。

＠２図は、カートリッジ形複合電極５の１例を示す。プ
ラスチック製外筒９は、その内部に電極Ｊ　ｉｆ−１０
を同軸的に保持する。好ましく１１、ＯリングＪ１によ
り電極素子ｌＯの上部と外筒９との接触部を」、↑止す
る。接着剤により十分な封止が得Ｉ：）れる場合には０
リング１１を省略してもよい、第３図は電極素子１０の
１例を示すが、本発明１オ同図構造の電極素子１０に限
定されるものではない。電極素子１０の外管１２は、そ
の下端に内管１３を保）目１、例えば、塩化カリウム溶
液τ・の緩ψｉ液１４がその内管１３の中に封入される
。内管１３内の綴栢液１４とこれに接触する内極１５ａ
、績び内管１３の下端に取伺けられたガラス膜１６によ
り感応電極Ｉ５が構成される。外管１２には液絡部１７
が設いられ、外管１２内に封入された内部液＋８が、こ
の液絡部１７を介して電極素７−１０の外部と速絡され
る。内部液１８内に内極１９ａが配おされて比較電極１
９が形成される。ビ・２応電極１５と比較電極１９との
間には。

１１質■−ガラス膜１６内外の水素イオン活埴の差のみ
に関連１．た電圧が発生する。

電極素子１０の両内極１５ａ、１９ａは、り一ト線１５
ｂ、１９ｂを介して、複合電極５．の雌形同軸コネクタ
２０の心線２１及び外周１休２２に適宜接続される。図
示例では、感応内極ｉ　５　ａ全心線２１に接続し比較
内極ｔ９ａを外周導体？２に接続することにより、内部
インピーダンスの高い感応電極１５の端子を比較電極１
９の端子−で覆い、外部７′＋）もの誘導障害＋極力防
ｉｆ：　１．ている。

雌形回軸コネクタ２０は外筒９の力、＜−２３に取伺け
られる５、好ましくは、電極素子ｊＯの頂部とカバー２
３の間にエボギシ樹脂等の絶縁物２４−を封入する２被
検液の雌形同輔二１ネググ２０への侵入を防１卜するた
め、必要に応じ、０りング２５を外筒９の外周に適宜嵌
装する。

図示例の複合電極５では、外筒９のド端と電極素子１０
との間に好ま１．＜はセラミック形の補助液絡部２６を
形成する。この補助液絡部２６−］一方における電オシ
素子１０と外筒９との間の空間に例えば硝酸アンモン等
の中間内部液２８を封入する。この場合には、比較電極
１９の内極１９ａが、’Ｗｔ極素子１０内の内部液１８
と中間内部掖２８の両者を介して被検液に連絡され、い
わゆるダブルジャンクション構造が使われている。電極
カバー６は、被検液を通過させる開「１２９（第１図）
を有する。第２図の複合電極５には液絡部１７と補助液
絡部２６との２つの液絡部を設けたが、本発明はこの実
施例に限定されるものではない。即ち、液絡部１７のみ
とするか、又は液絡部１７を省略し補助液絡部２６のみ
を液絡部としてもよい。

複合電極５が第１図に示される様にケーシングｌに挿入
されると、壁体２に取付けられた離形同軸コネクタ３０
と複合電極５の雌形同軸コネクタ２０とが嵌合［７、雌
形同軸コネクタの心線２１及び外周導体２２が如−形回
軸コネクタ３ｏの心線３１及び外周導体３２に夫々接続
される。図示例では、金属パイプ３３がケーシング１の
変換器室４に取付けられ、その中に信号変換器３４が配
置される３ケーシング１が金属製である場合は、以下に
説明する液アースをケーシングｌにより直接に行ない、
金属パイプ３３を省略してもよい。

図示例では、測定値の温度補償用のため、サーミスタ等
の感温抵抗素子３５をケーシングｊの外周壁に取付ける
。この感温抵抗素子３５及び前記同軸コネクタ３０をリ
ード線３６により信号変換器３４に接続する。第１図の
実施例では、感温抵抗素子３５を保持する金属ケース３
７が金属パイプ３３に一体接続され、金属ケース３７が
第５図に示される様に被検液りに対して液アースされて
いるので、信号変換器３４は電気的に外部雑印から保護
されている。

図示例では１変換器室４周囲のケーシング１の壁面に埋
設され感温抵抗素子３５を保持する前記金属ケース３７
が、被検液りの温度を感温抵抗素子３５へ伝達する。好
ましくは、金属パイプ３３内にエポキシ樹脂などの絶縁
物３８を充填する。

信号変換器３４には引出しケーブル３９が直結され、信
号変換器３４への駆動電力供給及び信号変換器３４から
の出力送出がこの引出しケーブル３９を介して行われる
。必要に応じ、信号変換器３４と引出しケーブル３９と
の間に適当なコネクタ（ド１示ぜず）を設゛けＣもよい
。

第５図は、木ｐＨ計の原理的構成を示す電気的回路図で
島ｉ１、感応電極１５が信号変換器３４の増幅器ＡＩ−
の一方の入力に接続され、比較＠ｔＳｌｉ　９が抵抗Ｒ
を介し増幅器Ａ１の他力の入力に接続される。増幅器Ａ
１の出力が直列抵抗Ｒ，及びＲ２を介［７増幅器ＡＩの
前記他方の入力に接続され、＊　ｊ７【値Ｒ１をイｊす
る？−Ｅスタ等の感温抵抗素子３５が４１′ｉ、　ｊＩ
′ＬＲ３を介（、前記抵抗Ｒ８に趙列接続される。上記
抵抗Ｒ，，Ｒ，，Ｒ，，及びヤーミスタの抵抗値Ｒｔは
実質−Ｌ純抵抗であるから、それらを第６図に示される
様な単一の等価抵抗値Ｒｆ拳、丁換算できることは明ら
かである。

さら番、＝第１図を参照するに、上記構成の信号変換形
Ｔ）Ｈ検出器Ｅは、月１Ｌ部４０で筒状ホルダＨのド嬬
に封１（される。この封止部４０は、被検液が筒状ホル
・ダＨ内へ９人するのを防止する。筒状ホルダＨの１端
には、指示調節器■の計器ケース４１が螺合され、その
螺合が袋ナツト４２によって補強、される。この螺合部
から筒状ホルダＨ内部への浸水を防ｌにするため、バッ
キング４３が筒状ホルダＨの１一端縁と５．１器ケース
４１との間に挿入される。

ＪＩ器ケース４目」、計器カバー４４により好ましく１
−ｉｏロリング　４　ａ　’ｃ　ｆｐ　Ｌτ閉鎖される
内部りｐ間倉有する。この内部空間には、スタフｌ’　
４５　Ｍより２枚の印刷配線板４６が保持される。信Ｑ
変換形ｐｈｉ検出器Ｅの信号変換器３４からの引出しｙ
−ブ５し３９の１．端が、　・方の印刷配線板４６ｉ、
”−固定された内部接続端ｆ４，７に接続される。内部
コネクタ４８が、前記内部接続端子４７を他方の印刷配
線板４６に取り伺けられた指示調節器！４９及び指小器
５０に接続する。

第４−図を参照するに、指）ｂ器５０（ｒ）靜晶竿によ
る指示値がノｊ浄ス又ｌ」、グラスチックスの透明窓５
１を通し外部から読取られる。前記他方の印刷配線板４
６に取付けられた指示調節回路４９の一部を構凌する不
斉電位差調整抵抗Ｚ及びスパン調整抵抗Ｓ（第１図）は
、透引窓５１のド方位置で計器ケース４−１の表面に突
出した調整ねじ５２をイ１する。

第１図及び第４図に示される様に、引出しケーブル３９
はまた内部接続端子４７を介して外部出力回路５３及び
外部接続端子５４に接続される。

この外部接続端子５４かも、外部ケーブル（図示せず）
をケーブル孔５５及びコンジット５６を介してｐｉ（Ｈ
の外へ引出すことができる。

さらに第５図を参照するに、ｐＨ検出器Ｅの信号変換器
３４からの信号は、スパン調整抵抗Ｓを介して増幅器Ａ
２の一方の入力に接続される。増幅器Ａ２の出力は、指
示器５０に加えられると、Ｉ（に外部出力回路５３にも
加えられる。増幅器Ａ２は、負帰還抵抗ＲＯを有する。

増幅器Ａ２の他力の入力には、分圧抵抗である不斉電位
差調整抵抗２が接続される。電源■１が指示調節回路４
９の増幅器Ａ２及び信号変換器３４の増幅器Ａｌに接続
される。第５図の構成の場合には。

引出しケーブル３９の心線数は四本で足りる。

第５図及び第６図を参照し動作を説明するに、第１図の
ｐＨ計のｐＨ検出器Ｅが被検液りに浸漬されると、感応
電極１５のガラス膜１６が被検液に接触し、比較電極１
９が第３図の内部液１８、液絡部１７、中間内部液２８
、及び補助液絡部２６を介して被検液りと連絡される。

従って、感応電極１５と比較電極１９の間に第３図のガ
ラス膜１６両側間のｐＨ値の差、即ち緩衝液１４の既知
ｐＨと被検液のｐＨとの差に相当する電位差が発生し、
この電位差が第５図の信号変換器３４の増幅器Ａ１の入
力電位差Ｖｔとなる。感応電極１５の内部抵抗が極めて
高くその出力電流が極めて小さいので、信号変換器３４
の出力電圧ｖＯは次式でり一えられる。

Ｖｏ＝　（１＋　（Ｒｆ／Ｒ））Ｖｉ　（１）（１）式
から明らかなように、信号変換器３４の出力Ｖｏは、被
検液のｐＨ値と既知緩衝液１４のｐｉ（値との差である
電位差Ｖｉに比例するので、この出力ＶＯは被検液のｐ
Ｈ値を示す。

また、温度変化に対する上記構成のｐＨ検出器の出力の
変化は、ネルンストの式から明らかな様に等温交点を通
る上記電位差Ｖｔ直線の傾斜の変化として′ｆえられる
ので、ｐＨａ定植の温度補償は、測定時の被検液温度に
応じてこの傾斜を変化させることによって達成される。

（１）式に示される様に、信号変換器の出力ｖＯは、上
記電位差Ｖｉに対して前記等価抵抗値Ｒｆに比例す傾斜
を有するので、等価抵抗値Ｒｆを被検液温度に比例して
適当に変化させれば、出力■０として、被検液温度に応
じて変化させた上記電位差Ｖｉ直線を表すことができる
。サーミスタ等の感温抵抗素子３５の抵抗値Ｒｔが被検
液温度の変化に対応して変化するので、前記抵抗Ｒ１な
いしＲ３の選択により前記等価抵抗値Ｒｆを適当な値と
するならば、温度補正後の被検液ｐｏ値を出力Ｖｏとし
て示すことができる。従って、第５図の信号変換回路３
４は、感応電極１５と比較電極１９との間の被検液ｐＨ
値に比例する測定電位差に温度補正を加えた値を出力電
圧Ｖｏとして発生する。

信号変換回路３４のこの出力ｖＯは、第１図の引出しケ
ーブル３９、内部接続端子４７、内部コネクタ４８、及
び指示調節回路４９を介して指示器５０に加えられ、そ
の出力Ｖｏの値が、第４図の指示調節器Ｉの正面で例え
ば液晶によるディジタル表示として読取られる。

以上の説明において、感温抵抗素子３５の例としてサー
ミスタを用いたが、本発明の感温抵抗素子３５はサーミ
スタに限定されるものではない。

ただし、第５図の回路構成及び回路定数が感温抵抗素子
３５の抵抗値変化の温度特性に応じて変更されることは
言うまでもない。

第７図を参照するに、不斉電位差調整は、信号変換形ｐ
Ｈ検出器ＥをｐＨ７の標準液に浸漬し、指示調節器■の
正面で不斉電位差調整抵抗Ｚの調整ねじ５２を回し、同
図に点線で示される未調整特性■を鎖線の特性■へ平行
移動することにより容易に行なうことができる。この不
斉電位差調整は、ｐＨ測定開始の準備時及び測定中に定
期的に行なわれる。さらに、スパン調整も同様に、所用
ｐＨ値の標準液に信号変換形ｐＨ検出器Ｅを浸漬し、指
示調節回路の正面でスパン調整抵抗Ｓの調整ねじ５２を
回し、鎖線■の特性を実線■の所要特性へ傾斜させるこ
とにより容易に行なうことができる。

発明の効果 以−Ｆ−説明した如く、本発明によるｐＨ計は、感応電
極及び比較電極を有する複合電極が着脱自在に嵌装され
た特定ＰＨ検出器と、調整手段及び指示器が取り付けら
れた特定指示調節器とを筒状ホルダで一体的に結合して
構成されるので、次の効果を奏する。

（イ）　ｐＨ検出器と指示調節器とが一体となっている
ため、標準液による校正作業を作業員−人で筒中に行う
ことができる。

（ロ）　ｐｌ（検出器と指示調節器とを筒状ホルダによ
り一体的に結合したｐＨ計において、ｐＨ検出器と指示
調Ｗｉ器とを経済的な低絶縁のケーブルで接続すること
ができる。

（ハ）ｐ１１検出器からの出力は信号変換され低内部イ
ンピーダンスとなっており、さらにｐＨ検出器と指示調
節器との間の引出しケーブルが低絶縁でありしかもその
長さが短いので、この部分における絶縁劣化による測定
誤差や外部からの誘導誤差を低下させ、それらの相乗効
果により高い測定精度を得ることができる。

（ニ）交換されるカートリッジ形複合電極のコネクタが
雌形で、反復使用されるケーシング側のコネクタが雌形
であるので、洗浄その他の保守作業が容易である。

（ホ）引出しケーブルを信号変換器に直結すれば信頼度
の高い接続が得られる。

（へ）電極素子の交換のみで、ｐＨ以外のイオン指数の
測定にも容易に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はｐ）Ｉ計の図式的断面図、第２図は複合電極の
図式的断面図、第３図は電極素子の図式的断面図、第４
図は指示調節器の図式的正面図、第５図及び第６図は電
気回路の説明図、第７図は調整動作の説明図である。 ■・・・ケーシング、　２・・・壁体、　３・・・電極
室、４・・・変換器室、　５・・・複合電極、　６・・
・電極カバー、７・・・内方突起、８・・・拡大部、　
９・・・外筒、１０・・・電極素子、１１．２５・・・
Ｏリング、１２・・・外管、１３・・・内管、１４・・
・緩衝液、　１５・・・感応電極、１６・・・ガラス膜
、１７・・・液絡部、１８・・・内部液、１９・・・比
較電極、２０・・・雌形同軸コネクタ、２１．３１・・
・心線、２２．３２・・・外周導体、　２３・−・カバ
ー、２４．３８・・・絶縁物、　２６・・・補助液路部
、２８・・・中間内部液、２９・・・開口、３０・・・
雌形同軸コネクタ、３３・・・金属ノくイブ、３４・・
・信号変換器、　３５・・・感温抵抗素子、３６・・・
リード線、３７・・・金属ケース、３９・・・引出しケ
ーブル、　４０・・・封ＩＦ部　４１・・・計器ケース
、４２・・・袋ナツト、４３・・・ノぐツキング、４４
・・・計器カバー、４５・・・スタッド゛、４６・・・
印刷配線板、　４７・・・内部接続端子、４８・・・内
部コネクタ、　４９・・・指示ｍ節回路、５０・・・指
示器、　５１・・・透明窓、　５２・・・調整ねじ、５
３・・・外部出力回路、５４・・・外部接続用端子、５
５・・・ケーブル孔、５６・・・コンジット、　Ｅ・・
・信号変換形ｐ）］検出器、Ｈ・・・筒状ホルダ、■・
・・指示調節器、　Ｓ・・・ス、＜ン調整抵抗、Ｚ・・
・不斉電位差調整抵抗。 特許出願人　大倉電気株式会社 特許出願代理人　弁理士　市東禮次部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 感応電極と比較電極と前記両電極に接続された雌形同軸
   コネクタとを有する複合電極、並びに前記複合電極を着
   脱自在に保持すると共に感温抵抗素子及び信号変換器を
   有するケーシングからなるｐＨ検出器；不斉電位差調整
   手段、スパン調整手段及び指示器を有する指示調節器；
   並びに一端に前記ｐＨ検出器が封止され、他端に前記指
   示調節器が結合され、内部に前記ｐＨ検出器と前記指示
   調節器とを接続するケーブルが挿入された筒状ホルダを
   備えてなるｐＨ計。