(57)【要約】【課題】測定の応答速度を早くすることのできる液質センサを提供する。【解決手段】液質センサは、測定流体を導入する検水供給口２３、この検水供給口２３に連接する円筒状空間２２及びこの円筒状空間２２につながり測定流体を排出する検水排出口２４を備えたフローセル２と、このフローセル２に装着されて、測定流体と接触して測定流体の性質に基づく信号を出力する電極３４を有する電極ユニット３とを備える。円筒状空間２２内に挿入される電極ユニット３の先端部３１は、検水供給口２３から供給された測定流体を電極３４の方向へ誘導する仕切り板３５を有する。検水供給口２３及び検水排出口２４は、検水供給口２３を検水排出口２４よりも下にして配置される。仕切り板３５は、検水供給口２３及び検水排出口２４の間の位置からこの位置とは反対側の位置に向かって下方に傾斜して上下を区画するとともに、反対側の位置で上下に連通する連通部を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定流体を導入する供給口、この供給口に連接する測定空間及びこの測定空間につながり前記測定流体を排出する排出口を備えたフローセルと、
このフローセルに装着されて前記供給口から前記測定空間に導入された測定流体と接触して前記測定流体の性質に基づく信号を出力する電極を有する電極ユニットとを備え、
前記測定空間内に挿入される前記電極ユニットの先端部は、前記供給口から供給された測定流体を前記電極の方向へ誘導する仕切り板を有し、
前記供給口及び前記排出口は、前記供給口を前記排出口よりも下にして配置され、
前記仕切り板は、前記供給口及び前記排出口の間の位置からこの位置とは反対側の位置に向かって下方に傾斜して上下を区画するとともに、前記反対側の位置で上下に連通する連通部を有する
ことを特徴とする液質センサ。
【請求項２】
前記仕切り板の最も低い部分は、前記電極よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液質センサ。
【請求項３】
前記測定空間の底部は、前記測定空間の下方向に向かってくぼむように丸みを帯びて形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液質センサ。
【請求項４】
前記電極ユニットの前記先端部は、下端の端面が前記仕切り板の前記連通部から前記供給口側に向けて下がる傾きを有するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の液質センサ。
【請求項５】
前記供給口及び前記排出口は、前記フローセルの検水槽の同一の側面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の液質センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用水等の水質を測定する液質センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、冷却水や製造工程にて用いられる工業用水、水耕栽培に用いる水、回収・処理される廃水などは、処理過程において様々な薬液や薬剤が投入されたり、工程の影響を受けたりするため、水質が変化する。その場合、水質が所定の用途に適した状態にあるか否かを判断して、水質を管理するために液質センサが必要とされる。液質センサとしては、水の酸性、アルカリ性の度合いを示す水素イオン濃度指数を測定するｐＨセンサや、酸化還元電位を測定するＯＲＰセンサ等が挙げられる。
【０００３】
通常のｐＨセンサでは、例えばガラスなどの材質で形成され、内部に塩化カリウム（ＫＣｌ）等の内部液が充填された検知電極と比較電極とを用いる。これらの電極を検水内に浸漬して、検知電極と参照電極との電位差をｐＨに換算する。また、ＯＲＰセンサは、例えば白金などの材質で形成された金属電極と比較電極とを検水に浸漬して、両電極間の電位差に基づいて酸化還元電位を測定する。
【０００４】
ｐＨセンサやＯＲＰセンサ等の液質センサでは、電極を検水に浸漬するためのフローセルと呼ばれる測定槽を使用する。このような液質センサでは、応答速度や測定精度を向上させるため、供給口から入った検水により古い検水を早く置換し、新しい検水をすばやく電極へ当てることが望ましい。そのため、液質センサとして、検水の供給口又は排出口を有するフローセルと、供給口からの検水がセンサに向けて流れるように形成された絞り構造とを備え、検水に対する測定精度を向上することのできる液質センサが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０６０３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した特許文献１に開示された液質センサでは、フローセルの最下部に検水の供給口が形成されている。そのため、センサが動作を停止しており、供給口から検水が供給されていない場合には、電極が気体中に露出し、電極が乾燥するおそれがある。センサに用いられる電極が検水への浸漬・乾燥を繰り返すと、検水内の不純物等が析出して電極に付着して測定精度が悪化したり、電極自体が劣化したりする問題がある。これに対し、電極の乾燥を防ぐためにフローセル内に電極が常に検水に浸るような液溜まりを形成することも可能であるが、その場合、電極が浸漬している液溜まりに古い検水が滞留してしまい、検水の測定が適切に行われない可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、液溜まり内の古い検水を供給口から入った検水にすばやく置換して、測定の応答速度を早くすることのできる液質センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液質センサは、測定流体を導入する供給口、この供給口に連接する測定空間及びこの測定空間につながり前記測定流体を排出する排出口を備えたフローセルと、このフローセルに装着されて前記供給口から前記測定空間に導入された測定流体と接触して前記測定流体の性質に基づく信号を出力する電極を有する電極ユニットとを備え、前記測定空間内に挿入される前記電極ユニットの先端部は、前記供給口から供給された測定流体を前記電極の方向へ誘導する仕切り板を有し、前記供給口及び前記排出口は、前記供給口を前記排出口よりも下にして配置され、前記仕切り板は、前記供給口及び前記排出口の間の位置からこの位置とは反対側の位置に向かって下方に傾斜して上下を区画するとともに、前記反対側の位置で上下に連通する連通部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電極ユニットに仕切り板を設けるため、検水は検水供給口から電極方向へと向かうように流れる。そのため、新しく検水供給口から供給された検水をすばやく電極へ接触させることができ、液質センサの応答速度を上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る液質測定システムの構成を示す図である。
【図２】同システムの液質センサ及びフローセルを示した外観斜視図である。
【図３】同システムの液質センサ及びフローセルを示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［全体構成］
以下、添付の図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液質センサ及びその液質センサを用いた液質測定システムの構成を示す図である。この液質測定システムは、液質センサＳに対して検水を送る流水経路１と、この流水経路１に装着されたフローセル２と、フローセル２に装着された電極ユニット３と、電極ユニット３で検出された電位差に基づいて出力される信号によりフローセル２内の検水に含まれるｐＨや酸化還元電位を算出し表示する演算処理ユニット４とを備えて構成されている。ここで、液質センサＳは、フローセル２及び電極ユニット３により構成されている。
【００１２】
図１に示すように、演算処理ユニット４は、電極ユニット３の電極に所定の電圧を印加する電圧発生部５と、電極間の電位を検出する電圧検出部６と、この電圧検出部６で検出された電圧に基づいてｐＨや酸化還元電位を算出すると共に、電圧発生部５に適宜電圧発生指令を出力する演算処理部７と、この演算処理部７で算出されたｐＨや酸化還元電位等を表示する表示部８とを備え構成されている。
【００１３】
［液質センサの構成］
図２及び図３は、液質センサＳのフローセル２及び電極ユニット３の詳細構造を示す図である。図２は、液質センサＳのフローセル２及び電極ユニット３を分離して示した外観斜視図であり、図３は、液質センサＳのフローセル２及び電極ユニット３が、実際の動作に際して組み合わせられた状態を示すものであり、図３（ａ）が縦断面図、図３（ｂ）が図３（ａ）のＡ−Ａ’断面を矢印方向に見た図である。
【００１４】
フローセル２は、例えば測定すべき対象の検水が、流水経路１から分岐し再び流水経路１に合流する検査流路に挿入される。このフローセル２は、全体が直方体状となるように形成された検水槽２１を備える。検水槽２１には上面に開口を有するように円筒状空間２２が形成されている。円筒状空間２２は検水槽２１を貫通せず、検水槽２１の下部近傍に底部を有する。そして、この円筒状空間２２の底部は、下方向に向かって例えば半球状にくぼむように丸みを帯びて形成されている。
【００１５】
検水槽２１の側面の内の１つには検水供給口２３及び検水排出口２４が設けられている。この検水供給口２３及び検水排出口２４は、流水経路１に接続され、検水の導入・排出を制御する。ここで、検水供給口２３は検水排出口２４よりも下方に設けられているが、円筒状空間２２の底部及び後述する電極３４よりも上に位置し、円筒状空間２２の底部には動作停止時でも検水が溜まり、電極３４が検水に浸漬するようになっている。
【００１６】
電極ユニット３は、フローセル２の円筒状空間２２と同軸の円柱状に形成された先端部３１及び先端部３１を支持しコネクタ３３により他の装置に保持される本体部３２を有する。先端部３１は、円筒状空間２２内を検水が流通することができるように、円筒状空間２２よりも小さい径で形成される。先端部３１の先には測定用の電極３４が設けられる。電極３４としては、例えばｐＨ測定用又はＯＲＰ測定用の電極が設けられるが、それらの電極に限られるものではなく、検水と接触して、検水の液質に基づく信号を出力するために用いられるものであれば、どのようなものでもよい。また、先端部３１の先には、比較電極と電気的に導通させる機能を有した液絡部３７が設けられる。比較電極は、先端部３１の内部に配置され、検知用の電極３４とあわせて用いられるもので、測定の基準となる所定の電圧を示すように構成されている。図３に示すように電極３４及び液絡部３７が露出した先端部３１が円筒状空間２２に差し込まれて液質センサが構成される。なお、図示は省略しているが、先端部３１には温度センサが内蔵されていてもよい。この温度センサにより測定の温度補償を行い、正確に液質測定を実行することが可能である。
【００１７】
先端部３１の周囲には、検水供給口２３から導入された検水を電極３４へ向けて誘導するように整流する仕切り板３５が設けられている。この仕切り板３５により、円筒状空間２２内は上下に区画される。仕切り板３５は、先端部３１に巻きつくように設けられるとともに、円柱状の先端部３１の軸を垂線とする平面から傾きを持つように形成され、仕切り板３５の最も上に位置する部分が検水供給口２３と検水排出口２４との間に位置している。また、仕切り板３５は、検水供給口２３及び検水排出口２４とは反対側に位置する最も下がった部分で、一部が取り除かれ、検水が上下に流通可能な連通部を有するように構成されている。なお、仕切り板３５は、仕切り板３５の最も低い部分が電極３４よりも上方に位置するように形成されている。
【００１８】
先端部３１は、その下端の端面が傾きを有するように形成されている。この傾きは、検水供給口２３及び検水排出口２４とは反対側、すなわち仕切り板３５が除去された箇所で最も端面の位置が高くなり、検水供給口２３及び検水排出口２４が形成された側に向けて下がるような傾きとされる。封止部３６は、電極ユニット３の先端部３１がフローセル２の中に差し込まれた時に、フローセル２内部を密閉する機能を有する。
【００１９】
［液質センサの動作］
次に、このように構成された液質センサＳの動作を説明する。
検査流路を流れる検水は、フローセル２の検水供給口２３から円筒状空間２２内に導入され、先端部３１の周りに広がる。そして、検水は、先端部３１に設けられた仕切り板３５に沿って下方向、すなわち円筒状空間２２の底部に向かって移動する。これにより電極ユニット３の先端部３１では、各電極３４が検水と接触する。このときの電極３４の電位が測定されるとともに演算処理ユニット４に送信され、この電位に基づいて演算処理ユニット４がｐＨや酸化還元電位を算出する。
【００２０】
また、電極３４に接した後の検水は、丸みを帯びた円筒状空間２２の底部に到達した後、この底部の丸みに沿って今度は上方向に移動する。仕切り板３５が取り除かれた箇所が検水槽２１と仕切り板３５との唯一の開口であるため、上方向に移動した検水はこの開口を通り、仕切り板３５よりも上へと移動する。そして、検水は検水排出口２４より排出されて、流水経路１に戻る。
【００２１】
［液質センサの効果］
次に、本実施の形態の液質センサＳの効果を説明する。
仕切り板３５を傾けて設けてあるため、検水は検水供給口２３から直ちに電極方向へと向かうように流れる。そのため、新しく検水供給口２３から供給された検水をすばやく電極３４へ接触させることができ、センサの応答速度を上げることが可能となる。検水供給口２３と検水排出口２４が検水槽２１の同一の側面に形成されている場合、検水供給口２３から導入された検水が、そのまま検水排出口２４へと流れるおそれがあるが、本実施の形態に係る液質センサＳによれば、仕切り板３５によってそのような流れを防ぐことができる。そして、検水供給口２３と検水排出口２４とを検水槽２１の同一側面に配置することで省スペース化を図ることができる。また、検水供給口２３は円筒状空間２２の底部及び電極３４よりも上方に設けられているため、本実施の形態の液質センサが動作を停止している状態でも、円筒状空間２２の底部には検水の一部が残存して、液溜まりが形成される。そのため、電極３４は常に検水に浸り、電極３４の乾燥を防ぐことができる。
【００２２】
さらに、円筒状空間２２の底部を丸みを帯びるように形成することにより、デッドスペースが減り、円筒状空間２２内を循環する検水の流れを安定的に作り出すことができる。その結果、古い検水と新しい検水とをすばやく且つ確実に入れ替えることが可能となり、検水のｐＨや酸化還元電位を正確に測定することができる。
【００２３】
本実施の形態に係る液質センサＳは、先端部３１の端面が傾きを有するように形成されている。そのため、何らかの要因で検水供給口２３から空気が入り込んだ場合でも、空気は検水供給口２３付近の仕切り板３５の下に溜まるか、又は仕切り板３５の間から円筒状空間２２内の上部に抜けて、先端部３１の端面に空気溜まりが生じることがない。電極３４が空気溜まりの中に入ってしまうと、検水の正確な電位差を測定することができないおそれがあるが、本実施の形態の液質センサＳによれば、先端部３１の端面に空気溜まりができることを防ぐことにより、検水の電位差を正確に測定することができる。また、傾きを有する仕切り板３５の下に溜まった空気溜まりは、検水供給口２３の近傍で最も層が厚くなるので、検水供給口２３の高さをある程度高くしても円筒状空間２２の底部に溜まる検水の量が必要以上に多くなることはない。このため、電極３４の保湿に必要で、検水の置換速度に影響を与えない程度の適切な量の検水を保持することができる。
【００２４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、より大きく検水の移動を促すために、仕切り板３５が縦断面において弧を描くように設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・流水経路、  ２・・・フローセル、  ３・・・電極ユニット、  ４・・・演算処理ユニット、  ５・・・電圧発生部、  ６・・・電圧検出部、  ７・・・演算処理部、  ８・・・表示部、  ２１・・・検水槽、  ２２・・・円筒状空間、  ２３・・・検水供給口、  ２４・・・検水排出口、  ３１・・・先端部、  ３２・・・本体部、  ３３・・・コネクタ、  ３４・・・電極、  ３５・・・仕切り板、  ３６・・・封止部、  ３７・・・液絡部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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