JPS60186752A - 信号変換形pH検出器 - Google Patents

信号変換形pH検出器

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JPS60186752A
JPS60186752A JP59041401A JP4140184A JPS60186752A JP S60186752 A JPS60186752 A JP S60186752A JP 59041401 A JP59041401 A JP 59041401A JP 4140184 A JP4140184 A JP 4140184A JP S60186752 A JPS60186752 A JP S60186752A
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electrode
chamber
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casing
connector
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Masaaki Yamazaki
山崎 雅昭
Masanori Honma
本間 正紀
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Ohkura Electric Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/283Means for supporting or introducing electrochemical probes
    • G01N27/286Power or signal connectors associated therewith

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

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、信号変換形pH検出器に関し、とくに雌形回
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
に関する。
従来技術 公害防止のため下水及び上場排水等の水質監視用にpH
メータが広く使われている。プロセス制御の場合と穴な
り、この様な水質管理の現場ではpHメータの使用に熟
練した要員が得がたいにも拘らず高精度の水質監視が要
求される。感応電極と比較電極は使用による特性劣化が
避けられず、両電極を交換自在とする必要がある。−競
に、感応’it=極(ガラス電極)が極めて高い出力イ
ンピータンスを有するため、電極と変換器との接続に高
絶縁ケーブルを使用しなければならない。しか17、従
来構造では、そのケーブルの配線作業時に高絶縁である
べきケーブル端末や端子部分に−Lが触れたり汚れが旧
着して絶縁が劣化しAl1(定誤X・が仕する欠点2が
ある。
この欠点を避けるため、感応電極、比較71i、極、及
び感温抵抗素子の全てを着脱自在にした複合電極やpH
測定プローブが提案されている。しかし、感温抵抗素子
の安定性は非常に高いので、感温抵抗素子をも着脱自在
としたのでは、構造が不当に複雑化し取扱が不便になる
欠点を生ずる。また、感応電極と比較電極を個別に交換
することには、部品の経済性の面で利点があるものの、
pH測定に熟練していないならば、どの電極を交換すべ
きかがfl断できず両電極を同時に交換する例の多いの
が実状であるだけでなく、保守に手間がかかり、必ずし
も有利とはならない。さらに従来の複合電極やpH測定
プローブでは、交換すべき素子の端子がΔト形で、それ
らの素子を保持すべき本体側の端子が雌形であるため、
本体側端子の洗浄が容易でない欠点があった。
発明の目的 従って、本発明の目的は、着脱自在でありしかも保守が
容易な複合電極を用い月つ信号変換器を内蔵した信号変
換形pH検出器を提供することにより、従来技術の↓−
記欠侭を解決するにある。
発明の構成 上記目的を達成するため、本発明による信号変換形PH
検出器においては、感応電極と比較電極をカートリッジ
形の複合電極にまとめ、両電極に接続される複合電極端
子を雌形同軸コネクタとする。信号変換形pH検出器の
ケーシングの電極室に臨ませて雌形同軸コネクタを設け
、前記カートリッジ形複合電極をこの電極室へ挿抜自在
に挿入したときに、前記両電極が前記雌形同軸コネクタ
を介しケーシングの雌形同軸コネクタへ接続される様に
する。pi(値に関連する両電極間の電位差の内部イン
ピーダンスは通常高いが、前記ケーシングには、この電
位差を例えば低内部インピーダンスの出力信号に変換す
る信号変換器を内蔵させる。好ましくは、引出しケーブ
ルをこの信号変換器に直結し、ケーシングの周壁に温度
補正用の感温抵抗素子を取イ」ける。前記雌形同軸コネ
クタと前記感温抵抗素子を信号変換器へ接続し、七の信
号変換器の出力である温IW補償後のp)l値信りを前
記直結引出しケーブル等により外部へ引出す。
実施例 以−ド、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。第
1図の図式的断面図に示す実施例において、信号変換形
p)I検出器のケーシング1の内部には、壁体2により
置方された電極室3及び変換器室4が設けられる。電極
室3は、カートリ・フジ形の複合電極5を着脱自在に保
持する。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。
第2図は、カートリッジ形複合電極5の1例をン(べす
。外筒9の内部に電極素子10が同軸的に保持される。
好ましくは、0リング11により電極素−f10の上部
と外筒9との接触部を封止するか、接着剤により十分な
封止が得られる場合にはO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、本発明は同図構
造の電極素子10に限定されるものではない。電極素子
lOの外管12は、その下端に内管13を保持し、例え
ば、塩化カリウム溶液等の緩衝液14がその内管13の
中に封入される。感応電極15の内極t5aが内管13
内の緩衝液14と接触し、ガラス膜16が内管13のド
端に取 付けられる。外管]2には液絡部17が設げ 
られ、外管12内に封入された例えば塩化カリウム溶液
等の内部液18がこの液絡部17を介して電極素子1.
0の外部と連絡される。内部液18内に比較電極19の
内極19aが配置される。
感応電極15と比較電極19との間には、実質Lガラス
膜16内外の水素イオン活驕の差のみに関連した電圧が
発生する。
電極素子lOの両電極L5a、19aは、リード線15
b、19bを介して、複合電極5の雌形同軸コネクタ2
0の心線21及び外周導体22に適宜接続される。図示
例では、感応内極15aを心線21に接続し比較内極1
9aを外周導体22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19の端
子で覆い、外部からの誘導障害を極力防止している。
雌形同軸コネクタ20は外筒9のカバー23に取付けら
れる。好ましくは、電極素子10の頂部とカバー23の
間にエポキシ樹脂等の絶縁物24を封入する。被検液の
雌形同軸コネクタ20への侵入を防止するため、必要に
応じ、0リング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′下端と電極素子1
0との間に好ましく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上方における電極素子1
0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、電極素子10内の内部液18と中間内部
液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口29(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1に挿入
されると、壁体2に取付けられた錐形同軸コネクタ30
と複合電極5の雌形同軸コネクタ20とが嵌合し、雌形
同軸コネクタの心!21及び外周導体22が錐形同軸コ
ネクタ30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に取伺けられ、その中に信号変換器34が配置さ
れる。ケーシングl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1により直接に行ない、金属
パイプ33を省略することができる。
この信号変換器34は、感応電極15と比較電極19と
の間に生ずる被検液のpH値に比例する電位差であって
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ものである。図示例では、測定値の
温度補償のため、ケーシング1の外周壁にサーミスタ等
の感温抵抗素子35を取付ける。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37が金属パイプ33に一
体接続され、金属ケース37が第4図に示される様に被
検液を介して液アースされているので、信号変換器34
は電気的に外部雑音から保護されている。
図示例では、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、被検液温度の感温抵抗素−f35への伝達をする。
好ましくは、金属パイプ33の中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(図示せ
ず)を設けてもよい。
S4図は、信号変換器34の原理的構成を示す電気的回
路図であり、感応電極15が増幅器Ampの一方の入力
に接続され、比較電極19が抵抗Rを介して増幅器A 
m pの他方の入力に接続される。増幅器A m pの
出力が直列抵抗R1及びR2を介して増幅器A m p
の前記他方の入力に接続され、抵抗値Rtを有するサー
ミスタ等の感温抵抗素子35が抵抗R3を介して前記抵
抗R3に並列接続される。−に記抵抗R1、R2、R3
、及びサーミスタの抵抗値Rtは実質」二線抵抗である
から、それらを第5図に示される様な単一の等価抵抗値
Rfに換算できることは明らかである。
第4図と第5図を参照して動作を説明するに、信号変換
形pH検出器が被検液に浸漬されると、感応電極15の
ガラス膜16が被検液に接触し、比較電極19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を介して被検液と連絡される。従って、感応
電極15と比較電極19との間に第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4図の信号変換器34の増幅器A m pの入力電
位差Vi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は次式で与えられる。
Vo= (]+ (Rf/R)l Vi (1)(1)
式から明らかなように、信号変換器34の出力■0は、
被検液のpH値と既知緩衝液14のpH値どのX・であ
る電イ☆差Viに比例するので、この出力■0は被検液
のpH値を示す。
また、温度変化に対する。16記構成のpH検出器の出
ノj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−1−配電位差Vi直線の傾斜の変化どして!
j−えられるので、TIH測定値の温度補償は、atl
l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■0は、上記電位差Viに対してiij記等
価抵抗値Rfに比例する傾斜を有寸るので、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Sせた」二足電位
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R2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iE
後の被検液PH値を出力Voとして示すことができる。
従って、第4図の回路は、感応電極15と比較電極19
どの間の被検液pH値に比例する測定電位差に温度補i
1Eを加えた仙を出力型L)−:vOとして発生する。
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4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。
発明の効果 以1−説明した如く、本発明による信号変換形p)l検
出器は、感応電極と比較電極とを雌形同軸コネクタに接
続17たカートリッジ形複合電極を、信号変換器及び感
温抵抗素子を有するケーシングへ着脱自在に嵌装する構
成を用いるので、次の効果を奏する。
(イ)使用に伴う特性変化の避けられない複合電極の交
換を、高い測定精度を維持しつつ容易に実施することが
できる。
(ロ)構造が筒中であり、取扱に便利であると共に高い
信頼性が得られ、各種p)lメータに容易に組込むこと
ができる。
(ハ)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、洗浄その他の保守ゼ1業が容易である。
(ニ)金属ケースにより感温抵抗素子を取付ける場合に
は、その金属ケースを信号変換形pH検出器の培アース
に使用し構造の単純化を図ることができる。
(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。
(ト)pH値以外のイオン指数の測定にも、電極素イー
の交換のみによって容易に応用することがで5る。
(チ) pH検出器からの出力が低内部インピーダンス
の信号に変換されているので、配線ケーブルや接続端子
に高絶縁が要求されず、取扱いが便利で12かも高い信
頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は信号変換形pH検出器の図式的断面図、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図及び第5図は′心気回路の説明図である
。 ■・・・ケーシング、2・・・壁体、3・・パ電極室、
4・・・4!換器室、 5・・・複合電極、 6・・・
電極カッ<−、7・・・内方突起、8・・・拡大部、 
9・・・外筒、10・・・電極素子、11.25・・・
0リング、12・・・外管、13・・・内管、14・・
・緩衝液、15・・・感応電極、16・・・カラス膜、
17・・・液絡部、18・・・内部液、19・・・比較
電極、20・・・雌形同軸コネクタ、21.3I・・・
心線、22.32・・・外周導体、 23・・・カバー
、24.38・・・絶縁物、 26−・・補助液絡部、
 28・・・中間内部液、 29・・・開11、30・
・・錐形同軸コネクタ、33・・・金属パイプ、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。 特許出願人 大倉電気株式会ン( 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. カラスIぐイ」感応電極及び比較電極からなる電極も子
    を回心的に保持する外筒と、111記外筒のに端を月1
    1するカバーに固定され前記感応電極波び前記社較電極
    に接続された雌形同軸コネクタとを有する複合電極;前
    記複合電極を着脱自在に保持する電極室、前記電極室に
    臨む位置に雌形回軸コネクタを保持する壁体、及び前記
    壁体を介して前記・E極室に接する変換器室を有するケ
    ーシング;並Qに前記変換器室内に保持され前記雌形回
    軸コネクタに接続さhた信号変換器を備えてなる信号変
    換形pH検出器。
JP59041401A 1984-03-06 1984-03-06 信号変換形pH検出器 Granted JPS60186752A (ja)

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Cited By (4)

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