(57)【要約】【課題】長寿命であり、長期間安定した溶存気体濃度測定を行うことができる。【解決手段】作用極１１を平板状に形成し露出した表面積を大きくし、平板状の対極１２と対向して配置するようにして検知感度を向上させる。作用極１１と対極１２との間に流れる分極電流を電圧に変換して増幅し、増幅した電圧に基づいて被測定液３中に溶存する気体濃度を測定する。作用極１１および対極１２間を清掃用回転ブラシ１６が上下動可能な構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定液中に浸した作用極と対極との間に電圧を印加し、前記被測定液中に溶存する気体濃度を測定する溶存気体濃度測定装置であって、
前記作用極は、金製であるとともに平板状に形成され、
前記対極は、銀または白金製であるとともに平板状に形成され、
前記作用極と前記対極は対向して配置され、
前記作用極と前記対極との間に流れる電流を電圧に変換して増幅し、増幅した電圧に基づいて前記被測定液中に溶存する気体濃度を測定することを特徴とする溶存気体濃度測定装置。
【請求項２】
前記作用極と前記対極との間を上下動可能に配置されるとともに、前記作用極および前記対極を清掃する回転ブラシを有することを特徴とする請求項１に記載の溶存気体濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定液中に溶存する気体濃度を測定する溶存気体濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中に溶存する気体の濃度を測定する装置は、例えば、水素水中に溶存する水素分子の濃度を測定する場合に用いられる。
水素分子が水に溶解した水素水は、水素水中の抗酸化作用を有する水素分子が体内に取り込まれた活性酸素を還元して除去することから、飲料等として健康増進に役立つとして注目されている。
水素水中の水素分子の溶存濃度が十分でないと活性酸素を除去する効果を得ることができないが、水素水中の水素分子は軽く抜け出てしまいやすいので、水素水中の水素溶存濃度を測定する必要性が高まっている。
【０００３】
水素水中の溶存水素濃度を測定する装置として、特許文献１に示すような隔膜型ポーラログラフ式センサを有する装置が用いられることがある。隔膜型ポーラログラフ式センサには、水素分子に対する透過性の高い隔膜が使用される。隔膜型ポーラログラフ式センサを有する装置では、作用極と対極との間に必要な電圧を印加すると、隔膜を透過して電解液中に溶解した水素分子が作用極上で反応を起こし、水素分子の濃度に比例した電流が流れるため、この電流値を測定することにより溶存水素濃度を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５４９１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の装置では、隔膜が機械的、化学的に弱いために破損しやすく、寿命が短いという問題があった。また、隔膜の交換作業、それに伴う校正作業などに手間がかかり、安定した溶存気体濃度の測定を行うことができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、長寿命であり、長期間安定した測定を行うことができる溶存気体濃度測定装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の溶存気体濃度測定装置は、
被測定液中に浸した作用極と対極との間に電圧を印加し、前記被測定液中に溶存する気体濃度を測定する溶存気体濃度測定装置であって、
前記作用極は、金製であるとともに平板状に形成され、
前記対極は、銀または白金製であるとともに平板状に形成され、
前記作用極と前記対極は対向して配置され、
前記作用極と前記対極との間に流れる電流を電圧に変換して増幅し、増幅した電圧に基づいて前記被測定液中に溶存する気体濃度を測定することを特徴とする。
【０００８】
前記作用極と前記対極との間を上下動可能に配置されるとともに、前記作用極および前記対極を清掃する回転ブラシを有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、長寿命であり、長期間安定した測定を行うことができる溶存気体濃度測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶存気体濃度測定装置の本体の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る溶存気体濃度測定装置におけるセンサ回路の概略回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る溶存気体濃度測定装置における出力電圧と溶存水素濃度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る溶存気体濃度測定装置における所定の溶存水素濃度での電極間電圧と出力電圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る溶存気体濃度測定装置について、以下図面を参照して説明する。
本実施の形態に係る溶存気体濃度測定装置は、被測定液３が水素水であり、水素水中に溶存する水素分子の濃度を測定することができる装置である。
【００１２】
溶存気体濃度測定装置本体１は、図１及び図２に示すように、作用極（センサ）１１と、対極（比較電極）１２と、作用極１１および作用極１２が固定、支持された支持台１３と、気泡排出口１４と、差し込みコネクタ１５と、清掃用回転ブラシ１６と、金網１７（図２）とを有する。作用極１１および対極１２は、被測定液３中に浸されるように配置される。
【００１３】
作用極１１は、金を材料として、平板状に形成されている。作用極１１は、被測定液３内で測定に障害となる化学反応が生じ暗電流が発生することを防止するために、金が材料として用いられている。作用極１１は平板状に形成されているために、表面積を大きくしやすく、また、清掃用回転ブラシ１６により清掃しやすい。作用極１１が露出した表面積は、検出感度の向上、インピーダンス低下によるノイズ低減、電極表面の異常発見の容易化、長寿命化等のために大きいほどよい。例えば、溶存気体濃度測定装置が水素水の飲料サーバに用いられる場合には、作用極１１は、径が５ｍｍ〜１０ｍｍの円形状、または、一辺が５ｍｍ〜１０ｍｍの方形状に形成される。
【００１４】
対極１２は、銀または白金を材料として、平板状に形成されている。対極１２は、被測定液３内で測定に障害となる化学反応が生じ暗電流が増加することを防ぐために、このような化学反応が発生しにくい材料である銀または白金が用いられている。また、対極１２を金製とすると出力電圧が小さくなってしまうことを理由として、対極１２には銀または白金が材料として選択されている。対極１２も平板状に形成されているために、表面積を大きくしやすく、また、清掃用回転ブラシ１６により清掃しやすいのは作用極１１と同様である。
【００１５】
作用極１１と対極１２は露出した表面同士が対向して配置されるように、支持台１３に固定されている。作用極１１と対極１２は対向して固定されることにより電極間の距離が一定に保たれ出力が安定する。作用極１１及び対極１２は支持台１３に表面が露出するように埋め込まれる。作用極１１は例えば支持台１３に耐水性接着剤により接着してもよいし、インサート成形により作用極１１と支持台１３とを一体化させるようにしてもよく、作用極１１の裏面に被測定液３が浸入することを防止する。対極１２についても作用極１１と同様な方法により支持台１３に固定する。
【００１６】
気泡排出口１４は、被測定液３内に生じた気泡を逃すために設けられており、気泡溜まりの発生を防止して測定の精度を向上させる。差し込みコネクタ１５は、作用極１１及び対極１２をセンサ回路２の電圧印加回路２１に接続するためのコネクタである。なお、差し込みコネクタ１５により、例えば作用極１１、対極１２等の交換作業を行う際には、支持台１３ごとセンサ回路２から外すことができるので、交換作業を容易に行うことができる。
【００１７】
清掃用回転ブラシ１６は、例えばモータ駆動により上下動および回転可能であり、作用極１１および対極１２の露出した表面の付着物を除去するブラシである。金網１７は、作用極１１及び対極１２を囲うことにより、被測定液３内における周囲からのノイズを遮断するものである。
【００１８】
センサ回路２は、図２に示すように、作用極１１と対極１２との間に電圧を印加する電圧印加回路２１と、作用極１１と対極１２との間に生じた微小電流を電圧に変換する電圧変換プリアンプ２２と、電圧変換プリアンプ２２で変換された微小電圧を数段に分けて増幅するとともにノイズを除去する信号増幅及びノイズ除去回路２３と、信号増幅及びノイズ除去回路２３で増幅された電圧を実用的な範囲に調整した出力信号とする出力信号調整回路２４と、信号変換回路２６等の保護のために出力電圧の幅を制限する出力信号制限回路２５と、電気信号を溶存気体濃度表示器４で表示する単位系に変換するための信号変換回路２６とを有する。信号増幅及びノイズ除去回路２３は、数段の電圧増幅回路２３aとローパスフィルタからなるノイズ除去回路２３ｂとを有する。
【００１９】
ここで、溶存気体濃度測定装置により、被測定液３である水素水中に溶存する水素分子の濃度を測定する方法について説明する。電圧印加回路２１により作用極１１と対極１２との間に１０００〜１１５０ｍＶの電圧を印加すると、平板状で露出した表面積が大きい作用極１１上において水素分子が分極し、作用極１１と対極１２との間に分極電流が流れる。作用極１１は平板状で露出した表面積が大きく、また、対極１２と対向して配置されているために、検出感度が向上し、作用極１１と対極１２との間に流れる電流は微小ではあるものの電流値を上げることができる。
【００２０】
作用極１１と対極１２との間に生じた電流（数μ〜数十μＡ）を電圧変換プリアンプ２２により電圧（数ｍＶ）に変換し、変換した電圧を１段目の電圧増幅回路２３aにより増幅した後、ローパスフィルタからなるノイズ除去回路２３ｂにより高周波ノイズを除去し、３から４段階で電圧増幅回路２３aにより増幅することにより信号の歪みの発生を防止する。その後は、出力信号調整回路２４により増幅された電圧を実用的な範囲に調整し、出力信号制限回路２５により信号変換回路２６等の保護のために出力電圧の幅を制限して、信号変換回路２６により電気信号を表示する単位系(ｐｐｍ，ｍｍＨｇ)に変換して、溶存気体濃度表示器４に水素分子の溶存濃度を表示する。
【００２１】
作用極１１と対極１２との間に生じる分極電流は、水素水中の水素分子の濃度に比例するために、この電流を電圧に変換して増幅した出力電圧も、図３に示すように、溶存水素濃度と比例関係にあり、出力電圧に基づいて溶存水素濃度を測定することができる。なお、作用極１１と対極１２との間に印加する電極間電圧は、図４に示すように、出力電圧が平坦になる領域（プラトー域）で選択される。
【００２２】
また、作用極１１または対極１２の露出した表面が付着物などで汚れた場合には、清掃用回転ブラシ１６を支持台１３の下方から、対向して配置された作用極１１および対極１２の間へと移動させ、作用極１１および対極１２の間を上下動、かつ、回転させることによって、付着物などの汚れを除去することができる。
【００２３】
このように本実施の形態の溶存気体濃度測定装置では、作用極１１を平板状に形成し露出した表面積を大きくし、平板状の対極１２と対向して配置するようにして、検知感度を向上させ、かつ、作用極１１と対極１２との間に流れる電流を電圧に変換して増幅し、増幅した電圧に基づいて水素水中に溶存する水素濃度を測定することができるようにしたので、従来の隔膜型ポーラログラフ式センサを用いた装置のように隔膜を設ける必要がなくなり、長寿命化が可能となり、長期間安定した測定を行うことができる。
【００２４】
また、本実施の形態の溶存気体濃度測定装置では、作用極１１および対極１２は平面状のため清掃がしやすく、また、対向して配置された作用極１１および対極１２間を清掃用回転ブラシ１６が上下動可能な構造としたので、この観点からも、長寿命化、長期間安定した測定を実現することができる。
【００２５】
また、本実施の形態の溶存気体濃度測定装置では、作用極１１は金を材料として形成され、対極１２は銀または白金を材料として形成されるようにしたので、水素水が飲料であって飲料中の溶存水素分子濃度を測定する場合であっても、安全に測定を行うことができる。
【００２６】
また、本実施の形態の溶存気体濃度測定装置では、高価な電圧電流計を用いることなく、数段の電圧増幅回路２３aにより微小電圧を増幅することにより信号の歪みの発生を防止するようにしたので、低コストで測定が可能となる。
【００２７】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、被測定液３が水素水であり、水素水中に溶存する水素分子の濃度を測定する装置について説明したが、被測定液は水素水以外の溶液であっても測定が可能であり、水素分子以外の気体の濃度であっても測定することが可能である。溶存気体によって出力電圧が平坦になる領域（プラトー域）は異なるために、それに対応するように作用極と対極との間に印加する電極間電圧を適宜設定すれば測定は可能になる。本発明では、例えば、水素以外に、酸素、フッ素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等の気体の濃度を測定することが可能である。
【００２８】
また、上記実施の形態では、溶存気体濃度測定装置が清掃用回転ブラシ１６を備えた例について説明したが、作用極１１及び対極１２は表面の異常を発見しやすいので、必ずしも清掃用回転ブラシ１６を備える必要はなく、例えば手作業により作用極１１及び対極１２を清掃するようにしてもよい。また、上記実施の形態では、清掃用回転ブラシ１６を単独で配置する例について説明したが、清掃用回転ブラシ１６は支持台１３により支持部材を介して上下動および回転可能に支持されるようにしてもよい。  
【符号の説明】
【００２９】
１    溶存気体濃度測定装置本体
１１  作用極
１２  対極
１３  支持台
１４  気泡排出口
１５  差し込みコネクタ
１６  清掃用回転ブラシ
１７  金網
２    センサ回路
２１  電圧印加回路
２２  電圧変換プリアンプ
２３  信号増幅及びノイズ除去回路
２４  出力信号調整回路
２５  出力信号制限回路
２６  信号変換回路
３    被測定液
４    溶存気体濃度表示器
【図１】
2018025455.tif 000003
【図２】
2018025455.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018025455.tif 000006