(57)【要約】      （修正有）【課題】液体の抵抗を継続的に測定するにあたり、電極表面の付着物の影響を抑制する。【解決手段】液体Ｌに浸漬する第一電極Ｔ１及び第二電極Ｔ２の間に流す電流の方向を切り替えるスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４から構成されるフルブリッジ回路を設け、定期的に電流を流す方向を切り替えて、第一電極Ｔ１及び第二電極Ｔ２の表面での電極反応を逆転する。これにより電極表面での付着物の生成が抑制され、あるいは一旦生成した付着物について逆反応が起きて分解されので、電極間抵抗を安定して測定することができる。切り替えの際には電流を流さない期間を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の抵抗値を測定する装置であって、
上記液体に浸漬する第一電極及び第二電極を有し、
上記第一電極及び上記第二電極との間に電圧を掛けることができる電源を有し、
上記第一電極及び上記第二電極との間の電圧を直接又は間接に検出する検出器を有し、
上記第一電極及び上記第二電極の間に流す電流の方向を切り替えるフルブリッジ回路を有する液体抵抗値測定装置。
【請求項２】
請求項１にかかる液体抵抗値測定装置を用い、上記第一電極及び上記第二電極に流す電流の向きを上記フルブリッジ回路によって定期的に切り替えながら、上記第一電極及び上記第二電極の間の電極間抵抗を測定する、液体抵抗値測定方法。
【請求項３】
上記のフルブリッジ回路で電流の方向を切り替える際に、電流を流さない期間を設ける請求項２に記載の液体抵抗値測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体の電気抵抗値を測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体の状態を確認するために、その液体の抵抗値を測定して状態変化の有無を検出したり、抵抗値から定性値を算出したりすることが一般に行われている。ミネラルウォーターや水道水、ジュースやコーヒー、茶などの飲料水を供出する装置では、その抵抗値の変化を測定することで飲料水の品質を確認したり、装置の状況を確認したりすることができる。洗濯機や食器洗浄機、食品洗浄機などに用いる洗浄用水や、工場などで使用する工業用水などでも、同様である。
【０００３】
例えば、特許文献１に挙げるような脱イオン水製造装置では、二つの電極とそこに流れる電流及び電圧を制御する機構を有している。この装置では電気抵抗値が基準値を超えた段階で、再生処理を行うといった判断を行っている（同文献［００２６］）。
【０００４】
液体の抵抗を測定する仕組みとしては、例えば図３のような制御機構が用いられる。抵抗値を測定しようとする液体Ｌ中に、同じ材質からなる電極Ｔ１とＴ２を浸漬する。測定するのはこの電極Ｔ１：電極Ｔ２の間の電極間抵抗Ｒである。一方の電極Ｔ２は抵抗Ｒ１を介してアースするとともに、抵抗Ｒ２とコンデンサＣからなるノイズ除去用ローパスフィルタを介して、測定用のマイコンに接続する。他方の電極Ｔ１に電圧Ｖｃｃを掛けて直流電流Ｉを流し、電極間抵抗Ｒによる電圧降下をマイコンに取り込んで、電圧値として電極間抵抗Ｒの値を制御に用いる。なお、電流Ｉ＝Ｖｃｃ／（Ｒ１＋Ｒ）であり、抵抗Ｒ１にかかる電圧Ｖ＝Ｉ×Ｒ１＝Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ）×Ｖｃｃである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２９７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、抵抗を測定しようとする液体のほとんどは純水ではなく、溶質やコロイド粒子、その他の不純物などを内包する。このため、直流電流Ｉを流し続けると、一方又は両方の電極にそれらの不純物が集中し、電極表面に付着物を生じることがある。付着物が生じた電極では、電極間抵抗Ｒを測定しても付着物による抵抗値が無視できない値となる。そうなると電極間抵抗Ｒを確認しても液体の状態の変化を正確に掴むことができなくなってしまう。
【０００７】
そこでこの発明は、不純物による抵抗誤差が定着することを回避し、電極間抵抗の測定によって安定して液体の状態を確認できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、液体の抵抗値を測定する装置であって、
上記液体に浸漬する第一電極及び第二電極を有し、
上記第一電極及び上記第二電極との間に電圧を掛けることができる電源を有し、
上記第一電極及び上記第二電極との間の電圧を直接又は間接に検出する検出器を有し、
上記第一電極及び上記第二電極の間に流す電流の方向を切り替えるフルブリッジ回路を有する液体抵抗値測定装置により、上記の課題を解決したのである。
【０００９】
フルブリッジ回路によって定期的に電流の方向を切り替えると、抵抗値を測定しようとする液体の中で、第一電極及び第二電極の表面での電極反応が逆転する。また、液体全体でのイオン等の流れも逆転する。これにより、付着物の生成が抑制され、あるいは一旦生成した付着物について逆反応が起きて分解される。このように定期的に電流の方向を切り替えながら測定することで、電極間抵抗を安定して測定する環境を維持できる。
【００１０】
上記の電流の方向の切り替えを行うにあたっては、正方向と逆方向とを逆転させる間に、電流を流さない期間を設けると好ましい。即座に逆方向電圧を掛けると、液体の抵抗Ｒだけではなく、インダクタやキャパシタとしての性質も含めたインピーダンスを測定することになり、液体の状態ではなく電極反応の物性が強く表れた値を検出することになるからである。また、同様の理由により、切り替えは少なくとも６０秒以上の間隔を置いて行うとよい。
【００１１】
具体的なフルブリッジ回路の構成としては、例えば次のような構成が挙げられる。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチ素子とＮチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチ素子とをドレイン同士を繋いで直列としたものを、並列に二つ繋ぐ。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ側を接地抵抗Ｒ１とローパスフィルタ（Ｒ２及びＣ）へ繋ぎ、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ側に電圧を掛ける。それぞれのスイッチ素子のゲートには、上記の切り替えのための制御信号を入力する。
【発明の効果】
【００１２】
フルブリッジ回路による電流の方向の切り替えを定期的に行うことで、電極への付着物の蓄積を回避、抑制し、長期間に亘って付着物の影響を無視できる正確な電極間抵抗Ｒを検出し続けることができる。これにより、装置のメンテナンスのコストと手間を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係る液体抵抗値測定装置の実施形態の例を示す回路図
【図２】図１の回路図の測定装置において制御信号の切り替えを示すタイミングチャート
【図３】従来の液体抵抗値測定装置の例を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明にかかる液体抵抗値測定装置、及びその運用方法について、具体的な実施形態となる図１の回路図とともに説明する。液体Ｌは抵抗値を測定することで物性を把握しようとする対象そのものである。電極Ｔ１、Ｔ２は液体Ｌ中に浸漬し、これらの電極間の抵抗Ｒを測定する。
【００１５】
Ｖｃｃは直流電源であり、Ｒ１は接地抵抗である。これら直流電源Ｖｃｃと接地抵抗Ｒ１との間に、４つのスイッチ素子からなる並列のフルブリッジ回路を配する。また、接地抵抗Ｒ１とフルブリッジ回路との間の接点Ｕ１から抵抗Ｒ２を延ばし、接地するキャパシタＣを分岐させて測定装置に入力させる。ここで抵抗Ｒ２とキャパシタＣとはローパスフィルタとして作用する。
【００１６】
上記のフルブリッジ回路について説明する。用いる４つのスイッチ素子のうち、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２はＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４はＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。それぞれの素子は電流方向を規定するための寄生ダイオードを有する。なお、いずれのＭＯＳＦＥＴもノーマリーオフのエンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴを用いる。
【００１７】
スイッチ素子Ｑ１（ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）とスイッチ素子Ｑ３（ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）とが直列に繋がっている。同様に、スイッチ素子Ｑ２（ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）とスイッチ素子Ｑ４（ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）とが直列に繋がっている。これらが対になるように並列に繋がって、上記のフルブリッジ回路を形成する。
【００１８】
スイッチ素子Ｑ１のドレインとスイッチ素子Ｑ３のドレインとを接続している。すなわち、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ１の寄生ダイオードと、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ３の寄生ダイオードの向きが揃っており、これらのスイッチ素子に直列に電流が流れるように配置されている。Ｑ２とＱ４とについても同様である。スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ３とのドレイン同士の間に、接点Ｕ２が設けられている。スイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ４とのドレイン同士の間に、接点Ｕ３が設けられている。
【００１９】
上記の接点Ｕ２、接点Ｕ３から、それぞれ電極Ｔ１，電極Ｔ２に繋がっている。すなわち、接点Ｕ２と接点Ｕ３とにかかる電圧の向きに応じて、電極Ｔ１，Ｔ２間に電流が流れる。
【００２０】
この接点Ｕ２、Ｕ３の電位は、マイコンが有する制御回路からのＶａ及びＶｂの入力によって行う。スイッチ素子Ｑ１及びスイッチ素子Ｑ３のゲートには、並列に制御信号Ｖｂを掛ける。一方、スイッチ素子Ｑ２及びスイッチ素子Ｑ４のゲートには、並列に制御信号Ｖａを掛ける。この掛ける制御信号Ｖａ、Ｖｂを図２に示すタイミングチャートに従って切り替えることで、それぞれのスイッチ素子の入力が切り替わり、電極Ｔ１，Ｔ２間の電流が切り替わることになる。図２において、制御信号Ｖａ、Ｖｂは上がHigh、下がLowを示し、スイッチ素子Ｑ１からＱ４では上がONとなり、下がOFFとなっていることを示す。この操作により、タイミングＢ、Ｆでは「イ」の方向に電流が流れ、タイミングＤでは「ロ」の方向に電流が流れる。
【００２１】
具体的には、タイミングＢ、Ｆではスイッチ素子Ｑ２及びスイッチ素子Ｑ４のゲートに対して制御信号Ｖａが入力される。スイッチ素子Ｑ２及びスイッチ素子Ｑ３は電流が流れず、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ４に電流が流れる。すなわち、Ｑ１→Ｔ１→Ｔ２→Ｑ４の経路で図中「イ」の方向に電流が流れるように電極Ｔ１，Ｔ２間に電位差が掛けられ、電極間抵抗Ｒを測定する。
【００２２】
一方、タイミングＤではスイッチ素子Ｑ１及びＱ３のゲートに対して制御信号Ｖｂが入力される。スイッチ素子Ｑ１及びスイッチ素子Ｑ４は電流が流れず、スイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ３に電流が流れる。すなわち、Ｑ２→Ｔ２→Ｔ１→Ｑ３の経路で図中「ロ」の方向に電流が流れるように電極Ｔ１，Ｔ２間に電位差が掛けられ、電極間抵抗Ｒを測定する。上記のタイミングＢ，Ｆとは逆方向に電流が流れるため、タイミングＢ，Ｆで生じた付着物等を逆反応で分解し、あるいは拡散させる反応が進む。
【００２３】
そして、これらのタイミングの間のインターバル（タイミングＡ，Ｃ，Ｅ……）ではいずれのスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４には電流が流れないので、電極Ｔ１、Ｔ２間には電位差が無く、抵抗値の測定を休むことになる。
【００２４】
上記のような電流の向きの切り替えは、一度ではなく繰り返し行うことが望ましく、定期的に行うことがより望ましい。切り替えの間隔が長すぎると付着物の蓄積を防ぐ効果が事実上発揮されない期間が長くなりすぎてしまって発明の効果を奏しなくなる。このため、切り替え周期が１ｈ以下であると望ましく、３０ｍｉｎ以下であるとより望ましい。一方で、間隔が短すぎると抵抗値ではなく回路のその他の性質の影響が無視できず、液体Ｌについても抵抗だけでなく電極反応などのその他のインピーダンスに関する要素の影響が強く出てしまう。このため、切り替えの周期は２ｍｓ以上であると望ましく、１ｓ以上であるとより望ましい。
【００２５】
また、上記の電流の切り替えは、上記のタイミングチャートに示すように、正方向のオンと逆方向のオンとの間に、電流を流さない期間（Ａ、Ｃ、Ｅに相当する。）を設けるのが望ましい。この電流を流さない期間は１０ｍｓ以上であると好ましい。なお、電流を流さない期間は電極間抵抗が測定できないので、測定装置の用途と必要に応じて、１ｓ以下の範囲で流さない期間の上限を定めるとよい。
【００２６】
また、電流を流す期間と電流を流さない期間との長さの比は１０：１を下限とし、それよりも電流を流す期間が長いと好ましい。
【符号の説明】
【００２７】
Ｃ  キャパシタ
Ｌ  液体
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  スイッチ素子
Ｒ１  接地抵抗
Ｒ２  抵抗
Ｔ１、Ｔ２  電極
Ｖｃｃ  直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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