(57)【要約】【課題】電極の汚れを確実に解離させることができる液体濃度測定装置を提供する。【解決手段】試料液に浸された正電極１２と負電極１３との間の電圧を検出する電圧検出手段１１ａ１を有し、該電圧検出手段１１ａ１が検出した電圧に基づいて試料液中の測定対象物の濃度を測定する液体濃度測定装置において、正電極１２と負電極１３との間を濃度に応じた還元電流が流れてから測定終了するまでの印加期間に、電圧検出手段１１ａ１が検出した電圧を示す電圧情報を記憶する電圧情報記憶手段１１ｃと、電圧情報記憶手段１１ｃの電圧情報に基づいて印加期間に正電極１２と負電極１３に印加された電力量を算出する電力量算出手段１１ａ２と、電圧情報記憶手段の電圧情報が示す電圧とは逆極性の逆電圧を、電力量算出手段１１ａ２が算出した電力量とは逆極性の逆電力量と等しくなるように、正電極１２と負電極１３に印加する逆電圧印加手段１１ａ３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料液に浸された正電極と負電極との間の電圧を検出する電圧検出手段を有し、該電圧検出手段が検出した電圧に基づいて前記試料液中の測定対象物の濃度を測定する液体濃度測定装置において、
前記正電極と負電極との間を前記濃度に応じた還元電流が流れてから測定終了するまでの印加期間に、前記電圧検出手段が検出した電圧を示す電圧情報を記憶する電圧情報記憶手段と、
前記電圧情報記憶手段が記憶している前記電圧情報に基づいて、前記印加期間に前記正電極と負電極に印加された電力量を算出する電力量算出手段と、
前記電圧情報記憶手段が記憶している電圧情報が示す電圧とは逆極性の逆電圧を、前記電力量算出手段が算出した電力量とは逆極性の逆電力量と等しくなるように、前記正電極と負電極に印加する逆電圧印加手段と、
を備えることを特徴とする液体濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体濃度測定装置に関し、より詳細には、試料液に浸された正電極と負電極との間の電圧に基づいて試料液中の測定対象物の濃度を測定する液体濃度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給食センタ−・食品工場・厨房・プール等で使用される水道水・地下水の残留塩素測定や、温泉・銭湯等でレジオネラ菌対策に使用されている塩素消毒剤の残留塩素測定、生卵・カット野菜・まな板や食器・おしぼり等に使用されている次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度の測定や、病院の院内殺菌や厨房等で使用されている強酸性水の次亜塩素酸濃度の確認などに残留塩素濃度計が用いられている。
【０００３】
この残留塩素濃度計は、残留塩素濃度を測定する手段として一対の電極を有しており、測定対象となる液体中に一つの電極を浸水させ、その電極間の電圧に基づいて残留塩素濃度を測定している。なお、このときに電極間には、残留塩素濃度に比例した還元電流が発生している。
【０００４】
残留塩素濃度計を継続的に使用すると、液体中のカルシウム、鉄分等の汚れがそれぞれの電極に付着して、電極が汚染されることが知られている。そして、汚染された電極を用いて測定が行われると、残留塩素濃度計において残留塩素濃度を正確に測定することが困難となるため、正確な測定を実現するには、電極の洗浄が必要不可欠となっていた。
【０００５】
そして、正極側にはマイナスイオンを有する汚れが付着し、負極側にはプラスイオンを有する汚れが付着することから、一対の電極を洗浄する手段としては、一対の電極のそれぞれの極性を定期的に反転させる手段が知られていた。しかしながら、上述したような洗浄手段を有する残留塩素濃度計においては、電極の洗浄を行った後でも、電極の洗浄が適当に行われたか否かを判断する手段を有していなかった為、測定値が正しいか否かを明確に認識することができなかった。
【０００６】
そこで、洗浄後の電極の洗浄状態等を判断して洗浄後の測定値が正しいか否かを認識可能とする残留塩素計が発明されてきた。この残留塩素計は、一対の電極を有する測定手段と、電極の洗浄を行う洗浄手段とを備えた残留塩素計において、洗浄後における電極の測定感度の勾配（時間当たりの電流値の傾き、変化）に基づいて、残量塩素計の作動状態を判断する自己判断手段を設けるようにしてきた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３３３４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したように電極の測定勾配については、残留塩素測定液等の試料の濃度、流速、及び、温度により大きく変化することから、作動状態を判断する要因として用いると、測定範囲を狭めなければならないため、前記自己判定手段を実際に用いることは困難であるという問題があった。
【０００８】
また、測定値が正しくないと判断した場合は、一対の電極を洗浄させる必要があり、上述した洗浄手段を用いると、一対の電極間の電圧とその逆の極性である逆電圧及び印加時間が一致していないと、電極の汚れを解離させることができなかった。そのため、電極の汚れを確実に隔離させるには、人間が電極を洗浄しなければならなかった。
【０００９】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、電極の汚れを確実に解離させることができる液体濃度測定装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の液体濃度測定装置は、図１の基本構成図に示すように、試料液に浸された正電極１２と負電極１３との間の電圧を検出する電圧検出手段１１ａ１を有し、該電圧検出手段１１ａ１が検出した電圧に基づいて前記試料液中の測定対象物の濃度を測定する液体濃度測定装置において、前記正電極１２と負電極１３との間を前記濃度に応じた還元電流が流れてから測定終了するまでの印加期間に、前記電圧検出手段１１ａ１が検出した電圧を示す電圧情報を記憶する電圧情報記憶手段１１ｃと、前記電圧情報記憶手段１１ｃが記憶している前記電圧情報に基づいて、前記印加期間に前記正電極１２と負電極１３に印加された電力量を算出する電力量算出手段１１ａ２と、前記電圧情報記憶手段が記憶している電圧情報が示す電圧とは逆極性の逆電圧を、前記電力量算出手段１１ａ２が算出した電力量とは逆極性の逆電力量と等しくなるように、前記正電極１２と負電極１３に印加する逆電圧印加手段１１ａ３と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１に記載した本発明の液体濃度測定装置によれば、正電極１２と負電極１３が試料液に浸されて電極間に還元電流が流れてから測定終了するまでの印加期間に、電圧検出手段１１ａ１によって検出された電圧は電圧情報として電圧情報記憶手段１１ｃに記憶される。そして、その電圧情報に基づいて印加期間中に正電極１２と負電極１３に印加された電力量が電力量算出手段１１ａ２によって算出されると、その電圧情報が示す電圧とは逆極性の逆電圧が、算出した電力量とは逆電極の逆電力量となるように逆電圧印加手段１１ａ３によって正電極１２と負電極１３に印加される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１に記載した本発明の液体濃度測定装置によれば、印加期間中に正電極と負電極との間に印加された電力量を算出し、この電力量とは逆極性の逆電力量となるように逆電圧を正電極と負電極に印加するようにしたことから、正電極と負電極が確実に中和されてイオンによる付着物が解離されるため、次に測定する場合に安定した測定が可能となり、測定精度を向上させることができる。また、機械的に付着物の付着を防止することができるため、電極の摩耗、故障の発生等が少なくなり、液体濃度測定装置の保守性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る液体濃度測定装置を残留塩素計に適用した場合の一実施の形態を、図２〜図４の図面を参照して説明する。
【００１４】
図２は本発明に係る液体濃度測定装置の概略構成の一例を示す構成図であり、図３は図２のＣＰＵが実行する処理概要の一例を示すフローチャートであり、図４は図２における電極間の電圧と測定時間との関係を示すグラフである。
【００１５】
図２において、周知である起電圧法を用いて残留塩素を測定する残留塩素計１０は、予め定められたプログラムに従って動作するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１１と、測定槽２１に貯留された塩素試料に浸される一対の電極１２，１３と、この電極１２，１３の接続を切り換える切替スイッチ１４と、を有して構成している。
【００１６】
ＭＰＵ１１は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１ａ、ＣＰＵ１１ａのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ１１ｂ、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ１１ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ１１ｃ等を有して構成している。
【００１７】
ＲＯＭ１１ｂには、試料液に浸された一対の電極１２，１３との間の電圧を検出する電圧検出手段、後述する電圧情報記憶手段が記憶している電圧情報に基づいて、印加期間に電極１２，１３に印加された電力量を算出する電力量算出手段、前記電圧情報記憶手段が記憶している電圧情報が示す電圧とは逆極性の逆電圧を、前記電力量算出手段が算出した電力量とは逆極性の逆電力量と等しくなるように、電極１２，１３に印加する逆電圧印加手段等の手段としてＣＰＵ１１ａを機能させるための各種プログラム等を記憶している。
【００１８】
ＲＡＭ１１ｃはさらに、電極１２，１３間を残留塩素の濃度に応じた還元電流が流れてから測定終了するまでの印加期間に、ＣＰＵ１１ａ（電圧検出手段）が検出した電圧を時系列的に示す電圧情報を記憶する電圧情報格納エリアを有する。なお、電圧情報の一例としては、検出した電圧値にその検出時刻を関連付けるように構成している。
【００１９】
このように本発明では、ＲＡＭ１１ｃが請求項中の電圧情報記憶手段として機能する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、周知であるＥＥＰＲＯＭを用いるなど装置構成により変化するものである。
【００２０】
電極１２，１３は、例えば、正極である電極１２が白金、負極である電極１３が塩化銀等の各極性に対応する金属部材によって棒状にそれぞれ形成されている。そして、電極１２，１３は、リード線等によって切替スイッチ１４の可動接点１２ａ，ｂに接続しており、測定の際に液体に浸けられる。
【００２１】
切替スイッチ１４は、連動する上述した可動接点１４ａ，ｂと、アンプ１５、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１６を順次介してＭＰＵ１１に接続されている接点１４ｃと、接地されている接点１４ｄ，ｅと、アンプ１７、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１８を順次介してＭＰＵ１１に接続されている接点１４ｆと、を有する。そして、この切替スイッチ１４は、ＭＰＵ１１からの指示に応じて可動接点１４ａ，ｂを切り換える。
【００２２】
例えば、電極１２，１３間の電圧を測定する場合、切替スイッチ１４はＭＰＵ１１からの指示により、可動接点１４ａ，ｂの各々を接点１４ｃ，ｅに切り替える。その結果、電極１２から電極１３に向かって残留塩素濃度に応じた還元電流が流れることによって生じた電極１２，１３間の電圧を示すアナログ信号がアンプ１５によって増幅され、ＡＤＣ１６によってデジタル信号に変換されてＭＰＵ１１に入力され、この入力に基づいてＭＰＵ１１は濃度を算出する。
【００２３】
また、電極１２，１３間に逆電圧を印加する場合、切替スイッチ１４はＭＰＵ１１からの指示により、可動接点１４ａ．ｂの各々を接点１４ｄ，ｆに切り替える。その結果、ＭＰＵ１１から出力されたデジタル信号がＤＡＣ１８によってアナログ信号に変換され、アンプ１７によって逆電圧に相当するように増幅されて電極１３，１２間に印加されることで、電極１３から電極１２に向かって還元電流が流れる。
【００２４】
残留塩素計１０はさらに、測定した残留塩素濃度等を表示するＬＣＤ等を有する表示部１９を有し、この表示部１９はＭＰＵ１１に接続している。そして、ＭＰＵ１１からの指示に応じて各種情報を表示する。
【００２５】
次に、上述した構成におけるＣＰＵ１１ａが実行する本発明に係る処理概要の一例を、図３のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００２６】
図３に示すステップＳ１において、初期処理が実行されることで、電圧情報格納エリア、作業領域等に初期値が設定され、内蔵の時計ＩＣ等から時刻データが測定開始時刻として取得されてＲＡＭ１１ｃの電圧格納エリアの先頭に記憶され、その後ステップＳ２に進む。
【００２７】
ステップＳ２（電圧検出手段）において、ＡＤＣ１６を介して入力される入力信号に基づいて電極１２，１３間の電圧が検出され、ステップＳ３において、検出された電圧の値がＲＡＭ１１ｃの電圧格納エリアに記憶されている最新の時刻データに関連付けて電圧情報格納エリアに記憶され、その後ステップＳ４に進む。
【００２８】
ステップＳ４において、ＲＡＭ１１ｃの電圧が予め定められた飽和レベル条件を満たしているか否かが判定される。なお、本最良の形態では、飽和レベル条件を所定レベルが一定時間継続することにしているが、本発明はこれに限定するものではなく飽和レベル条件を所定レベル以上になったときなど種々異なる形態とすることができる。
【００２９】
ステップＳ４で電圧が飽和レベルに達していないと判定された場合は（Ｓ４でＮ）、ステップＳ５において、任意に定められたサンプリング時間が経過するとタイムアウトするサンプリングタイマがスタートされ、その後ステップＳ５に進む。
【００３０】
ステップＳ５において、サンプリングタイマがタイムアウトしたか否かが判定される。タイムアウトしていないと判定された場合は（Ｓ５でＮ）、この判定処理を繰り返すことで、タイムアウトを待つ。一方、タイムアウトしていると判定された場合は（Ｓ５でＹ）、ステップＳ７において、ステップＳ１と同様に、時刻データが取得されてＲＡＭ１１ｃの電圧格納エリアに追加記憶され、その後ステップ２に戻り、一連の処理が繰り返される。
【００３１】
また、ステップＳ４で電圧が飽和レベルに達していると判定された場合は（Ｓ４でＹ）、ステップＳ８において、ＲＡＭ１１ｃの電圧記憶エリアに時系列的に記憶されている電圧と予め定められた算出式、変換テーブル等とに基づいて塩素試料中の残留塩素の濃度が算出され、ステップＳ９において、その算出された濃度がＲＡＭ１１ｃに記憶されると共に、その濃度を表示部１９に表示させるための濃度情報が生成されて表示部１９に出力されることで、表示部１９に残留塩素の濃度が表示され、その後ステップＳ１０に進む。
【００３２】
ステップＳ１０（電力量算出手段）において、ＲＡＭ１１ｃに記憶された電圧情報の時刻データに基づいて前記印加期間が算出され、この印加期間における電圧と時間との関係を示す関係式が算出され、この関係式と時間軸上の印加期間とで囲まれる面積である電力量（積分値）が算出されて、印加期間中に電極１２，１３に印加された電力量としてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後ステップＳ１１に進む。
【００３３】
ステップＳ１１において、切替スイッチ１４の可動接点１４ａ，ｂと接点１４ｄ，１４ｆとが接続するように切替スイッチ１４に切替信号を出力することで切替が指示され、その後ステップＳ１２に進む。
【００３４】
ステップＳ１２において、逆電圧印加処理が実行されることで、ＲＡＭ１１ｃの電圧情報が示す電圧とは逆極性の逆電圧が設定され、この逆電圧とＲＡＭ１１ｃに記憶している電力量に基づいて、その電力量の逆極性となる逆電力量と等しくなる逆電圧の印加パターンが求められ、その印加パターンに基づいてＤＡＣ１８を介した電極１２，１３に対する逆電圧の印加が制御され、逆電圧の印加の終了に応じて待機状態となる。
【００３５】
次に、上述した構成において、残留塩素計の本発明に係る動作（作用）の一例を、図４に示すグラフを参照して以下に説明する。なお、図４において、縦軸が電極間発生電圧、横軸が測定時間をそれぞれ示す。
【００３６】
測定時間Ｔ０において、測定開始に応じて測定槽２１に一対の電極１２，１３が浸けられると、その電極１２，１３間には還元電流が流れ始める。そして、電極１２，１３間に生じる電圧を検出すると、その電圧値は検出時刻に関連付けられた電圧情報としてＲＡＭ１１ｃに記憶される。
【００３７】
測定時間Ｔ１において、検出した電圧が飽和レベルに達すると、その電圧に基づいて塩素（測定対象物）の濃度を算出してＲＡＭ１１ｃに記憶すると共に、表示部１９に表示する。そして、測定時間Ｔ０〜Ｔ１の印加期間を算出し、この印加期間中における電圧と測定時間との関係を示す関係式を算出し、この算出式と時間軸上の印加期間とで込まれる面積である電力量Ａを積分により算出する。
【００３８】
切替スイッチ１４を切り換え、算出した電力量Ａに基づいて設定した逆電圧を電極１２，１３に印加する。そして、測定時間Ｔ２において、その逆電圧による逆電力量Ｂが、算出した電力量Ａを逆極性とした値と等しくなると、電極１２，１３に対する逆電圧の印加を終了し、待機状態へ移行する。
【００３９】
よって、測定に応じて正電極１２にはマイナスイオンを有する付着物、負電極１３にはプラスイオンを有する付着物が付着しているが、測定後に逆電圧を印加することで付着物は中和して解離される。
【００４０】
以上説明したように、本発明の液体濃度測定装置を適用した塩素濃度計は、印加期間中に正の電極１２と負の電極１３との間に印加された電力量を算出し、この電力量とは逆極性の逆電力量となるように逆電圧を電極１２と電極１３に印加するようにしたことから、電極１２と電極１３が確実に中和されてイオンによる付着物が解離されるため、次に測定する場合に安定した測定が可能となり、測定精度を向上させることができる。また、機械的に付着物の付着を防止することができるため、電極１２，１３の摩耗、故障の発生等が少なくなり、残留塩素計の保守性を向上させることができる。
【００４１】
なお、上述した本最良の形態では、図４に示すように、測定終了直後に逆電圧の印加を開始する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、イオン付着物が固着しないような一定時間が経過した後に逆電圧の印加を開始するなど種々異なる形態とすることができる。
【００４２】
また、上述した本最良の形態では、残留塩素を測定する方法として起電圧法を用いた残留塩素計の場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、周知であるポーラログラフ法を用いた残留塩素計に本発明の液体濃度計測装置を適用することができる。
【００４３】
測定時に一定電圧を電極１２，１３に印加して残留塩素の濃度に応じた電流を伝強１２，１３間に発生させるポーラログラフ法の場合でも同様に、測定時に電極１２，１３に印加した電圧に基づいて電力量を算出し、その電力量とは逆極性の逆電力量となるように逆電圧を電極１２，１３に印加することで、上述した起電圧法と同様の作用効果を得ることができる。
【００４４】
さらに、上述した本最良の形態では、本発明の液体濃度装置を残留塩素計に適用した場合について説明したが、液体濃度装置を塩素以外のＰｂ2+、Ｚｎ2+、Ｃｕ2+等のイオン濃度を測定する各種計器に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る液体濃度測定装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明に係る液体濃度測定装置の概略構成の一例を示す構成図である。
【図３】図２のＣＰＵが実行する処理概要の一例を示すフローチャートである。
【図４】図２における電極間の電圧と測定時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１１ａ１    電圧検出手段（ＣＰＵ）
１１ａ２    電力量算出手段（ＣＰＵ）
１１ａ３    逆電圧印加手段（ＣＰＵ）
１１ｃ    電圧情報記憶手段（ＲＡＭ）
１２    正電極
１３    負電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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