(57)【要約】【課題】センサー出力の低下をより十分に防止できるとともに、装置構成が比較的簡易で、かつ測定結果に個人差が生じないオゾン水濃度測定装置を提供すること。【解決手段】オゾン水を保有するオゾン水保有容器３１、オゾン水のオゾン濃度を検出するオゾン水濃度センサー３２１が組み込まれた測定セル３２、および前記オゾン水保有容器と前記測定セルとを連通し、前記測定セルにオゾン水を供給する接続パイプ３３を具備する、オゾン水濃度測定装置３０。【選択図】図１
2018017582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン水を保有するオゾン水保有容器、
オゾン水のオゾン濃度を検出するオゾン水濃度センサーが組み込まれた測定セル、および
前記オゾン水保有容器と前記測定セルとを連通し、前記測定セルにオゾン水を供給する接続パイプを具備する、オゾン水濃度測定装置。
【請求項２】
前記オゾン水保有容器内のオゾン水が前記接続パイプを経て前記測定セルに供給されることにより、オゾン水が水流の形態で測定セル内のオゾン水濃度センサーと接触する、請求項１に記載のオゾン水濃度測定装置。
【請求項３】
前記オゾン水保有容器のオゾン水の流出口が測定セルの流入口よりも高い位置にある、請求項１または２に記載のオゾン水濃度測定装置。
【請求項４】
前記オゾン水保有容器内のオゾン水が、自重落下により、前記測定セルに供給される、請求項３に記載のオゾン水濃度測定装置。
【請求項５】
少なくとも前記測定セルおよび前記接続パイプを収容する筐体をさらに具備し、
前記オゾン水保有容器は、その深さ方向が該筐体の上面の概略垂直方向に略平行になるように取り付けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のオゾン水濃度測定装置。
【請求項６】
前記オゾン水保有容器が下端部に止水バルブを有し、
前記筐体が該止水バルブと嵌合するための止水バルブ受け部を有し、
前記オゾン水保有容器の下端部を、前記筐体の止水バルブ受け部に嵌め込むことにより止水バルブが開き、前記オゾン水保有容器内のオゾン水が前記測定セルに供給される、請求項５に記載のオゾン水濃度測定装置。
【請求項７】
前記測定セルからの出力電流をオゾン濃度に変換するオゾン濃度検出基板をさらに具備する、請求項１〜６のいずれかに記載のオゾン水濃度測定装置。
【請求項８】
前記測定セルの下流側または上流側にオゾン水の流量を調整する流量調整デバイスをさらに具備する、請求項１〜７のいずれかに記載のオゾン水濃度測定装置。
【請求項９】
前記流量調整デバイスが手動バルブまたは電磁バルブである、請求項８に記載のオゾン水濃度測定装置。
【請求項１０】
前記測定セルへのオゾン水の供給流量が５００ｍＬ／分以下である、請求項１〜９のいずれかに記載のオゾン水濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンが溶存した水中のオゾン濃度を測定するためのオゾン水濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾン水は、その殺菌性および脱臭性、さらに細胞に与える活性などの、多くの分野に寄与する特性が認められている。さらに水に溶解したオゾンは呼吸器への影響がないことから、オゾン水は、産業用を初め、医療および介護などの分野で広く利用されている。しかしながら、オゾン水の濃度は短時間で減衰することから、使用する現場においての濃度の指示と確認が強く要求されている。
【０００３】
従来、オゾン水の濃度検量法としては、ヨウ化カリウム等の検定薬の色変化を見る滴定法が正規の測定法であった。このような検量法は薬品および精密なピペットを必要とし、実験室等では利用することはできるが、一般のオゾン水利用現場では煩雑で実用的ではなかった。上記検量法を機械化した電量測定法が実用化されており、濃度測定値をデジタル表示する測定法が提案されている。このような測定法も、ヨウ化カリウム液等の試薬を必要とし、また予め分配された量のオゾン水の測定を行う回分測定方式である。その他インジゴ等の色素を使用した変色試薬法も提案されているが、同様に試薬を必要とした回分測定方式であること、オゾン濃度の測定に時間を要し、オゾン水の使用現場での利用には不向きであることに変わりはない。また、オゾン水中にエアーをバブリングして脱気したオゾンを検知管で測定する方法も提案されているが、消耗品として検知測定管が必要である。いずれの方法も回分測定方式であり、連続的に供給されるオゾン水の測定を行う連続測定方式には対応できない。
【０００４】
別法として、イオン化傾向の異なる一対の電極を用いる電極方式が知られている。このような電極方式の中でも、装置構造が比較的簡易であることから、電極をオゾン水中に直接的に浸漬して測定する裸電極方式が注目されている。しかしながら、単に浸漬するだけのこの方式では電極表面でオゾンが還元され濃度が低下しても、新たなオゾン水の供給がないため、電極表面のオゾン濃度が低下し、いわゆる分極が起こり、センサー出力の低下が問題となっていた。センサー出力が低下すると、再現性が悪くなったり、測定値にバラツキが生じたりして、オゾン濃度を精度よく測定できない。
【０００５】
そこで、裸電極方式のオゾン水濃度測定装置において、電極を運動させながら測定を行う技術（特許文献１）、および装置のセンサー部をオゾン水に漬けた状態で手振りして測定を行う技術（特許文献２）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３０４３３４号公報
【特許文献２】特開２００５−１３４１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の発明者等は以下の課題を見出した：
（１）特許文献１の技術では、電極を運動させる駆動部が必要であるため、装置構成が複雑であった；当該技術はまた、回分測定方式に属する技術であり、連続測定方式には対応できなかった。
（２）特許文献２の技術では、測定操作において人による手振りが必要であり、その振る速度により測定結果が影響されるため、測定結果に個人差が生じるという欠点があった。
【０００８】
本発明は、センサー出力の低下をより十分に防止できるとともに、装置構成が比較的簡易で、かつ測定結果に個人差が生じないオゾン水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】
【０００９】
本発明は、
オゾン水を保有するオゾン水保有容器、
オゾン水のオゾン濃度を検出するオゾン水濃度センサーが組み込まれた測定セル、および
前記オゾン水保有容器と前記測定セルとを連通し、前記測定セルにオゾン水を供給する接続パイプを具備する、オゾン水濃度測定装置に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオゾン水濃度測定装置は、センサー出力の低下をより十分に防止できるとともに、装置構成が比較的簡易で、かつ測定結果に個人差を生じさせない。
本発明のオゾン水濃度測定装置によれば、回分測定方式でも連続測定方式でもオゾン濃度を再現性よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【図３】本発明の第３実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【図４】本発明の第３実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【図５】本発明の第４実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【図６Ａ】本発明の第１実施態様に係るオゾン水濃度センサー（検出電極露出型構造）の概略斜視図である。
【図６Ｂ】本発明の第１実施態様に係るオゾン水濃度センサー（検出電極露出型構造）の概略側面図および一部拡大図である。
【図６Ｃ】本発明の第１実施態様に係るオゾン水濃度センサー（検出電極露出型構造）の使用状態を示す概略断面図である。
【図７Ａ】本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度センサー（検出電極露出型構造）の概略斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度センサー（検出電極露出型構造）の概略側面図である。
【図７Ｃ】本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度センサー（検出電極露出型構造）の概略正面図である。
【図７Ｄ】本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度センサー（検出電極露出型構造）の使用状態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第３実施態様に係るオゾン水濃度センサー（比較電極露出型構造）の概略斜視図である。
【図９】実施例で測定されたセンサー出力と水温との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例で測定されたセンサー出力とオゾン水濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】実施例で測定されたセンサー出力とオゾン水濃度とオゾン水量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】
【００１２】
［オゾン水濃度測定装置］
本発明のオゾン水濃度測定装置は、オゾン水中のオゾン濃度を測定するための装置である。本発明のオゾン水濃度測定装置は少なくとも、オゾン水を保有するオゾン水保有容器、オゾン水のオゾン濃度を検出するオゾン水濃度センサーが組み込まれた測定セル、およびオゾン水保有容器と測定セルとを連通し、測定セルにオゾン水を供給する接続パイプを具備する。本発明のオゾン水濃度測定装置は、オゾン水濃度センサーとともに、オゾン水保有容器および接続パイプを有し、オゾン水はオゾン水保有容器内に一旦、保有された後、接続パイプを経て測定セルに誘導および供給される。このため、オゾン水は一定流量の水流の形態で測定セル内のオゾン水濃度センサーと接触する。これにより、測定結果に影響を与えるような手振り等の人為的な操作なしに、オゾン水の水流により、電極表面でのいわゆる分極の発生が防止される。その結果、測定結果に個人差が生じることなく、比較的簡易な構成で、センサー出力の低下を十分に防止することができ、オゾン水濃度を精度よく測定することができる。オゾン水濃度測定装置がオゾン水保有容器または接続パイプの少なくとも一方を有さない場合、センサーを動かして、オゾン水の流動状況を人的、機械的につくる必要が生じる。また濃度測定装置が高額であったり、かつ／または測定結果に個人差が生じたりする。
【００１３】
以下、本発明のオゾン濃度測定装置について、幾つかの実施態様により図面を用いて詳しく説明するが、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観および寸法比などは実物と異なり得る。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。
【００１４】
（第１実施態様）
本実施態様のオゾン水濃度測定装置３０は、例えば図１に示すように、少なくともオゾン水保有容器３１、測定セル３２および接続パイプ３３を具備し、通常はさらに、オゾン濃度検出基板３４、流量調整デバイス３５および筐体３６を含む。図１は本発明の第１実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【００１５】
オゾン水保有容器３１は、オゾン水を収容し、保有するための容器である。オゾン水保有容器３１は、図１中、オゾン水濃度測定装置の上面垂直上方に突き出して設置されており、すなわち後述する筐体３６の上面に取り付けられている。オゾン水保有容器３１は、例えば、図１に示されるように、その深さ方向が筐体３６の上面の概略垂直方向に略平行になるように取り付けられてもよい。オゾン水保有容器３１は、後述の接続パイプ３３を経て測定セル３２にオゾン水を供給できる限り、これに限定されるものではなく、例えば、筐体３６の内部に収納されていてもよい。また、オゾン水濃度測定装置の上面垂直に対して傾斜して設置されても良い。オゾン水保有容器３１の容量は５０ｍＬであっても、オゾン水の濃度を精度よく測定することができる。測定精度の観点から好ましい当該容量は１００〜３００ｍＬである。勿論、当該容量が３００ｍＬ以上でも良い。オゾン水保有容器３１は装置３０から取り外し可能であってもよいし、または装置３０から取り外し不可能であってもよい。
【００１６】
オゾン水保有容器３１の構成材料としては、耐オゾン水性を有し、オゾン水を保有できる限り特に限定されず、通常、透明または半透明なプラスチック材料等の有機材料、または金属材料およびガラス材料等の無機材料が使用される。そのようなプラスチック材料として、例えば、ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂（ＰＴＥＦ、ＰＦＡ等）、シリコン系樹脂等が挙げられる。金属材料として、例えば、ステンレスが挙げられる。オゾン水保有容器はガラス容器であってもよい。
【００１７】
測定セル３２は、後述するオゾン水濃度センサー３２１が組み込まれた電気化学セルである。測定セル３２により、オゾン水の流路内にオゾン水濃度センサーが所定の方向で設置される。詳しくは、測定セル３２は内部にオゾン水が水流を形成する通水路を有し、当該通水路内にオゾン水濃度センサーが配置されるようになっている。これにより、オゾン水は水流の形態でオゾン水濃度センサー、特にオゾン水濃度センサーの検出電極および比較電極、と接触する。図１において、オゾン水濃度センサー３２１は測定セル３２の底面から上方に向けて挿入されているが、オゾン水濃度センサーの検出電極および比較電極とオゾン水との接触が達成される限り特に限定されず、例えばオゾン水濃度センサー３２１は測定セル３２の側面または上面から挿入されてもよい。測定精度のさらなる向上の観点から、オゾン水濃度センサーは測定セル３２の底面から上方に向けて挿入されることが好ましい。電極表面での気泡の滞留によるオゾン還元反応の阻害を防止できるためである。
【００１８】
測定セル３２はオゾン水濃度センサーとオゾン水との接触が確保できればあらゆる材料から構成されてよく、通常、ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂（ＰＴＥＦ、ＰＦＡ等）、シリコン系樹脂等のプラスチックあるいはステンレス等の金属材料から構成される。
【００１９】
接続パイプ３３は、オゾン水保有容器３１と測定セル３２とを連通し、測定セル３２にオゾン水を供給するための配管である。接続パイプ３３の内径はオゾン水の水流が形成される限り特に限定されず、通常は３〜１０ｍｍφであり、オゾン水を自重落下させる観点からは好ましくは３〜６ｍｍφである。接続パイプ３３の長さは、オゾン水保有容器３１内のオゾン水を測定セル３２に供給できる限り特に限定されず、通常は２０〜３００ｍｍであり、好ましくは３０〜１５０ｍｍ、より好ましくは５０〜１００ｍｍである。
【００２０】
接続パイプ３３の構成材料としては、当該パイプ内でオゾン水を移送できる限り特に限定されず、通常、透明または半透明なプラスチック材料が使用される。そのようなプラスチック材料として、例えば、ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂（ＰＴＥＦ、ＰＦＡ等）、シリコン系樹脂等が挙げられる。
【００２１】
オゾン濃度検出基板３４は、測定セル３２における検出電極と比較電極との間に流れた出力電流をオゾン濃度に変換する装置である。オゾン濃度検出基板３４により決定されたオゾン濃度は通常、表示デバイスにより、表示されるようになっている。表示デバイスはデジタル表示デバイス、またはアナログ表示デバイス、さらには複数個の発光ダイオードによる濃度表示が利用できる。表示デバイスによる表示は通常、外部の電源に基づいている。
【００２２】
流量調整デバイス３５は通常、測定セル３２の下流側に連結された接続パイプ３７に連結されている。流量調整デバイス３５は、流路を開閉することにより、オゾン水の流量を調整できるあらゆる装置が使用されてもよい。例えば、手動バルブ、電磁バルブ等が挙げられる。また、流量調整デバイス３５は、測定セル３２の上流側に設置されてもよく、すなわち前記オゾン水保有容器３１と測定セル３２の間に設置されてもよい。なお、測定セル３２と流量調整デバイス３５との間にオリフィスを挿入して、流量を調整してもよい。接続パイプ３７は接続パイプ３３の構成材料と同様のパイプであってもよい。
【００２３】
筐体３６は、上記した部品を収容して持ち運びできる程度の剛性を有するあらゆるプラスチック材料から構成されていてもよい。筐体３６の構成材料として、例えば、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂等のプラスチック材料が挙げられる。筐体３６は、図１に示すように、蓋部３６１および収容部（本体部）３６２から構成されていてもよい。
【００２４】
オゾン水濃度測定装置３０においては、流量調整デバイス３５を閉めた状態で、オゾン水保有容器３１にオゾン水を供給する。供給終了後に流量調整デバイス３５を開くことで、オゾン水は、オゾン水保有容器３１から、オゾン水の自重落下（自由落下）により接続パイプ３３を通って、測定セル３２に水流の形態で供給される。測定セル３２のオゾン水濃度センサー３２１においては、検出電極にオゾン水が接触することでオゾンが還元され、比較電極との間に電流が流れる。その電流を、オゾン濃度検出基板３４によりオゾン水濃度に変換し、複数個の発光ダイオード等でオゾン水濃度が表示される。
【００２５】
本実施態様のオゾン水濃度測定装置３０は、オゾン水を自重落下により測定セル３２に供給するタイプのものであり、このため、当該装置の内部にも外部にも（例えば、接続パイプ３３にも接続パイプ３７にも）ポンプ等の動力機構は設けられていない。具体的には、測定セル３２の上流側（オゾン水保有容器３１と測定セル３２との間）にも、測定セル３２の下流側にも、動力機構は設けられていない。このため、オゾン水濃度測定装置３０においては、オゾン水保有容器３１内のオゾン水の水面は通常、測定セル３２の流入口３２０よりも高い位置にある。好ましくは、オゾン水保有容器３１のオゾン水の流出口３１０は通常、測定セル３２の流入口３２０よりも高い位置にある。オゾン水保有容器３１における流出口３１０の位置は当該オゾン水保有容器３１の深さ方向における流出口３１０の下端の位置である。測定セル３２の流入口３２０の位置は、オゾン水保有容器３１の深さ方向における流入口３２０の上端の位置である。本明細書中、「自重落下」とは、位置エネルギーのみによりオゾン水を測定セル３２に搬送および供給する方式のことであり、ポンプ等の機械的エネルギーを使用することなくオゾン水を供給する方式である。
【００２６】
本実施態様においては、オゾン水を自重落下により測定セル３２に供給しても、オゾン水は水流の形態で測定セル内のオゾン水濃度センサー３２１と接触することができる。このため、測定結果に影響を与えるような手振り等の人為的な操作なしに、オゾン水の水流により、オゾン水の滞留による電極表面での濃度減少によるいわゆる分極が防止される。その結果、測定結果に個人差が生じることなく、比較的簡易な構成で、オゾン水濃度を精度よく測定することができる。
【００２７】
オゾン水の自重落下による測定セルへの供給流量は、例えば接続パイプの内径に応じて決まり、通常は、５００ｍＬ／分以下、特に５０〜５００ｍＬ／分、好ましくは５０〜３５０ｍＬ／分である。本実施態様においては、このような少量のオゾン水供給流量であっても、オゾン水濃度を精度よく測定することができる。
【００２８】
本実施態様のオゾン水濃度測定装置３０は、オゾン水の自重落下による測定セルへの供給が可能なため、濃度表示のための電力しか必要とせず、オゾン水濃度測定装置の軽量化およびポータブル化が容易に達成できる。
【００２９】
本実施態様のオゾン水濃度測定装置３０は、オゾン水の量が少ないときでも、オゾン水の温度が低いときでも、またはオゾン水濃度が低いときでも、オゾン水濃度を精度よく測定することができる。
【００３０】
オゾン水濃度センサー３２１は通常、水温の影響を受けるため、オゾン水濃度測定装置３０は、水温切替スイッチにより、水温に対応したオゾン濃度の表示を行うことが好ましい。例えば、水温が１５℃以下のときと、１５℃以上のときとの切替が可能である。
【００３１】
オゾン濃度の測定が終了したのち、オゾン水保有容器３１に、水道水あるいは精製水などの、オゾン水濃度がゼロの所謂ゼロ水を測定セル３２に通水し電極表面に残留する不純物を洗浄することで、応答の早い測定が可能となる。
【００３２】
本実施態様のオゾン水濃度測定装置３０は、裸電極方式に限らず、検出電極と比較電極との間に一定の電圧を加え、検出電極でのオゾン水の還元により生じる限界電流を測定することでオゾン水濃度を測定するポーラログラフ方式のオゾン水濃度測定にも適用できる。
【００３３】
（第２実施態様）
本実施態様のオゾン水濃度測定装置３０ａは、図２に示すように、オゾン水保有容器３１ａが装置３０ａから取り外し可能であり、かつ必要に応じて容量を変えることができること以外、第１実施態様のオゾン水濃度測定装置と同様である。図２は本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【００３４】
オゾン水保有容器３１ａは、測定に供するオゾン水の量に応じて容量を変えてもよい。なお、容量を大きくする場合、容器の高さを極端に高くすると、保有水の水頭が大きく変化し、測定セルへのオゾン水の供給流量が多くなり、センサー出力を高くすることになるため、容器の高さを変えず断面積を大きくすることが望ましい。
【００３５】
本実施態様において、オゾン水を自重落下により測定セル３２に供給しても、オゾン水は水流の形態で測定セル内のオゾン水濃度センサー３２１と接触することができる。このため、本実施態様においても、測定結果に影響を与えるような手振り等の人為的な操作なしに、オゾン水が定流量で連続的に電極表面に供給できるため、電極表面でのオゾン水濃度の減少によるいわゆる分極の発生が防止され、安定した濃度測定ができる。
【００３６】
（第３実施態様）
本実施態様のオゾン水濃度測定装置３０ｂは、図３および図４に示すように、オゾン水保有容器３１ｂが装置３０ｂから取り外し可能であり、かつオゾン水保有容器３１ｂが下端部に止水バルブ３１１を有すること、および筐体３６が止水バルブ３１１と嵌合するための止水バルブ受け部（ノズル）３１２を有すること以外、第１実施態様のオゾン水濃度測定装置と同様である。図３および図４はいずれも本発明の第３実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【００３７】
オゾン水保有容器３１ｂは、図３に示すように、当該容器からオゾン水が漏れ出さないように容器下端部に止水バルブ３１１が取り付けられている。筐体３６には、図３に示すように、止水バルブ３１１と嵌合するための止水バルブ受け部（ノズル）３１２が取り付けられている。オゾン水保有容器３１ｂの下端部を、筐体３６の止水バルブ受け部３１２に嵌め込んだ時には、図４に示すように、止水バルブ受け部（ノズル）３１２によって、止水バルブ３１１が押し上げられて開く。これにより、止水バルブ３１１に設けられたオゾン水流出孔３１３から、オゾン水が接続パイプ３３を通じて測定セル３２に供給されるようになっている。
【００３８】
本実施態様において、オゾン水を自重落下により測定セル３２に供給しても、オゾン水は水流の形態で測定セル内のオゾン水濃度センサー３２１と接触することができる。このため、本実施態様においても、測定結果に影響を与えるような手振り等の人為的な操作なしに、オゾン水が定流量で連続的に電極表面に供給できるため、電極表面でのオゾン水濃度の減少によるいわゆる分極の発生が防止され、安定した濃度測定ができる。
【００３９】
（第４実施態様）
本実施態様のオゾン水濃度測定装置３０ｃは、図５に示すように、吸引ポンプ３８を使用してオゾン水を測定セル３２へ供給すること以外、第１実施態様のオゾン水濃度測定装置と同様である。図５は本発明の第４実施態様に係るオゾン水濃度測定装置の概略断面図である。
【００４０】
吸引ポンプ３８は、図５中、オゾン水の流れ方向において、オゾン水保有容器３１の下流側であって測定セル３２の上流側に配置されているが、測定セル３２の下流側に配置されてもよい。図５においては、吸引ポンプ３８はオゾン水濃度測定装置３０ｃに内蔵されているが、外置きしても構わない。吸引ポンプ３８により連続的にオゾン水のオゾン濃度を測定することも可能である。オゾン水濃度測定装置３０ｃは吸引ポンプ３８を有するため、オゾン水保有容器３１の流出口３１０は必ずしも測定セル３２の流入口３２０よりも高い位置にある必要はない。
【００４１】
本実施態様においては、オゾン水を吸引ポンプ３８により測定セル３２に供給するため、オゾン水は水流の形態で測定セル内のオゾン水濃度センサー３２１と接触することができる。このため、本実施態様においても、測定結果に影響を与えるような手振り等の人為的な操作なしに、オゾン水が定流量で連続的に電極表面に供給できるため、電極表面でのオゾン水濃度の減少によるいわゆる分極の発生が防止され、安定した濃度測定ができる。
【００４２】
第１〜第４実施態様のオゾン水濃度測定装置３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、回分測定方式または連続測定方式のいずれの測定方式で測定する場合においても、測定セル３２にオゾン水を供給することにより流動するオゾン水のオゾン濃度を検出および測定することができる。回分測定方式とは、予め分配された量のオゾン水のオゾン濃度を測定する測定方式のことである。このため、回分測定方式は、オゾン水保有容器の容量以下の比較的少量のオゾン水をビーカー等に採取してオゾン水保有容器に移し替えてオゾン濃度を測定するのに適している。連続測定方式とは、連続的に供給されるオゾン水のオゾン濃度を測定する測定方式のことである。このため、連続測定方式は、オゾン水保有容器の容量を超える量のオゾン水についてオゾン水濃度の経時的な変化を測定するのに適している。
【００４３】
［オゾン水濃度センサー］
オゾン水濃度センサーは、通水路や水槽内を流動するオゾン水のオゾン濃度を検出できるセンサーであれば特に限定されず、通常はイオン化傾向が互いに異なる金属から構成される一対の電極、すなわち検出電極および比較電極を備えている。
【００４４】
本発明において、検出電極と比較電極との電極間距離は、通常３ｍｍ以下であり、センサー出力のさらなる増大の観点から、好ましくは０．０１〜３ｍｍ、より好ましくは０．０１〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．０５〜１ｍｍ以下である。
【００４５】
本発明においてオゾン水濃度センサーは、例えば、以下の検出電極露出型構造または比較電極露出型構造を有していてもよい。
検出電極露出型構造：比較電極が検出電極の内側に配置され、かつ検出電極が比較電極を包囲するように配置された構造；
比較電極露出型構造：検出電極が比較電極の内側に配置され、かつ比較電極が検出電極を包囲するように配置された構造。
【００４６】
本発明においてオゾン水濃度センサーは、センサー出力のさらなる増大の観点から、検出電極露出型構造を有することが好ましい。
【００４７】
＜検出電極露出型オゾン水濃度センサー＞
検出電極露出型オゾン水濃度センサー（以下、「検出電極露出型センサー」ということがある）においては、図６Ａおよび図７Ａに示すように、検出電極１、１１は比較電極２、１２を包囲するように配置されている。検出電極は比較電極を包囲するように配置されているとは、検出電極が相対的に外側に、比較電極が相対的に内側に配置されているという意味であり、本発明においては、検出電極と比較電極との非接触の状態が保持されつつ、検出電極が比較電極を取り囲むまたは覆うように配置されていればよい。例えば、比較電極が図６Ａに示すような平板形状を有する場合は、検出電極１は、比較電極２の比較的大きな２つ面のうち、少なくとも一方の面、好ましくは両方の面を覆うように配置されていればよい。また例えば、比較電極が図７Ａに示すような線形状を有する場合は、検出電極１１は、当該線形状の少なくとも一部を取り囲むように配置されていればよい。詳しくは、比較電極２、１２は検出電極１、１１の内側に配置され、検出電極１、１１はその内側で比較電極２、１２の外側を取り囲むまたは覆うように配置されている。オゾン水濃度センサーがこのような検出電極露出型構造を有することにより、検出電極表面へ測定対象濃度のオゾン水が連続供給でき、検出電極表面でのオゾン水の還元反応が連続して効率よく実施できる。それらの結果、センサー出力の増大を達成できるため、オゾン濃度をより十分に精度よく測定することができる。図６Ａおよび図７Ａはそれぞれ第１実施態様および第２実施態様に係る検出電極露出型センサーの概略斜視図である。
【００４８】
検出電極露出型センサーの電極構造は、検出電極が比較電極を包囲するように配置される限り、特に限定されず、例えば、以下の構造を有していてもよい：
【００４９】
第１実施態様；
図６Ａに示すように、検出電極１が比較電極２との間に絶縁体３を挟んで比較電極２の外側を覆った構造；および
第２実施態様；
図７Ａに示すように、検出電極１１の内側に比較電極１２が当該検出電極１１から離間して配置される構造。
【００５０】
センサー出力のさらなる増大の観点から好ましい検出電極露出型電極構造は、第１実施態様に係る構造である。
【００５１】
以下、オゾン水濃度センサーについて、幾つかの実施態様により図面を用いて詳しく説明するが、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観および寸法比などは実物と異なり得る。本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”、“左右方向”および“表裏方向”はそれぞれ、図中における上下方向、左右方向および表裏方向に対応した方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。
【００５２】
（第１実施態様）
第１実施態様に係るオゾン水濃度センサー３２１０は検出電極露出型構造を有し、図６Ａに示すように、検出電極１は比較電極２を包囲するように配置されている。詳しくは、比較電極２は検出電極１の内側に配置され、検出電極１はその内側で比較電極２の外側を覆うように配置されている。図６Ａは本発明の第１実施態様に係るオゾン水濃度センサーの概略斜視図である。
【００５３】
オゾン水濃度センサー３２１０においては、図６Ａに示すように、検出電極１は、比較電極２の両面を覆うように、折り畳んで設けられている。折り畳まれた検出電極１の内部に比較電極２が配置され、すなわち検出電極１が比較電極２の端部で折り返されてＵ字形状を有している。本実施態様はこのような検出電極の折り畳み構造に限定されるものではなく、比較電極２の両面において検出電極１が非連続で別々に配置されることを妨げるものではない。
【００５４】
オゾン水濃度センサー３２１０は、検出電極１と比較電極２との接触を防止するための通水性を有する絶縁体３をさらに備えている。絶縁体３は、検出電極１と比較電極２との間を狭い均一な間隔に保持して、検出電極１と比較電極２との非接触の状態を確保している。オゾン水濃度センサー３２１０は、検出電極１が比較電極２との間に絶縁体３を挟んで比較電極２の外側を覆った構造を有している。
【００５５】
検出電極１は、平板形状を有し、図６Ｂに示すように、電極の表面積を大きくとれることから、複数の金属製マイクロメッシュが積層されてなる多層構造をなしているが、本発明は、検出電極が１枚の金属製マイクロメッシュから構成されること、および金属製マイクロメッシュの代わりにメッシュのない金属製シートを用いることを妨げるものではない。図６Ｂ中では、検出電極１はマイクロメッシュを３重積層しているが、十分な出力を得るためにも金属製マイクロメッシュを２〜５重程度、積層することが好ましい。図６Ｂは本発明の第１実施態様に係るオゾン水濃度センサーの概略側面図および一部拡大図である。本明細書中、金属製マイクロメッシュとは、網目の最大寸法が約１ｍｍ以下、例えば１００μｍ〜１ｍｍの網目構造を有する金網のことである。
【００５６】
検出電極１を構成する金属は、比較電極２を構成する金属よりもイオン化傾向が小さい金属であり、例えば、検出電極１は、少なくとも表面が金もしくは金めっき層または白金もしくは白金めっき層から構成される。検出電極１はいわゆる導電性ダイヤモンド電極であってもよい。
【００５７】
検出電極１を構成する金属製マイクロメッシュの１枚の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍが好ましく、複数の金属製マイクロメッシュを重ねて用いる場合には検出電極１の厚さは、０．３ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。
【００５８】
比較電極２は、平板形状を有し、電極の表面積を大きくとれることから、金属製マイクロメッシュが複数枚積層されてなる多層構造をなしているが、本発明は、比較電極が１枚の金属製マイクロメッシュから構成されること、および金属製マイクロメッシュの代わりにメッシュのない金属製シートを用いることを妨げるものではない。図６Ｂ中では、比較電極２は金属製マイクロメッシュを４重積層しているが、十分な出力を得るためにも金属製マイクロメッシュを３〜５重程度、積層することが好ましい。
【００５９】
比較電極２を構成する金属は検出電極を構成する金属よりもイオン化傾向が大きい金属であり、例えば、銀である。比較電極２は、少なくとも表面が銀、塩化銀または酸化銀から構成されてもよい。すなわち比較電極２は、銀であってもよいし、あるいは銀の表面を導電性被膜で被膜保護したものであってもよい。導電性被膜として、例えば、塩化銀、酸化銀、およびナフイオン膜（陽イオン交換膜）が挙げられる。
【００６０】
比較電極２を構成する金属製マイクロメッシュの１枚の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましく、複数の金属製マイクロメッシュを重ねて用いる場合には比較電極２の厚さは、０．３ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。
【００６１】
オゾン水濃度センサー３２１０の寸法は、オゾン水濃度を測定できる限り特に限定されず、例えば、幅ｗ１（図６Ａ参照）は通常、５〜２０ｍｍであり、好ましくは５〜１０ｍｍである。また例えば、高さｈ１（図６Ａ参照）は通常、５〜２０であり、センサー出力のさらなる増大の観点から好ましくは５〜１０ｍｍである。
【００６２】
絶縁体３はマイクロメッシュ形態または布形態を有し、検出電極１の内面に接するとともに比較電極２の外面に接して検出電極１と比較電極２との間に挟み込まれている。マイクロメッシュ形態とは、網目の最大寸法が約１ｍｍ以下、例えば１００μｍ〜１ｍｍの網目構造を有する形態のことである。
【００６３】
絶縁体３を構成する材料としては、例えば、テフロン（登録商標）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等を使用することができる。特に、耐オゾン性の点でテフロン、ＰＦＡが好ましい。
【００６４】
絶縁体３の厚さは、絶縁体３の入手性およびセンサー出力のさらなる増大の観点から、通常は１ｍｍ以下、特に０．０５〜１ｍｍであり、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．３ｍｍである。この絶縁体３を使用することにより、オゾン水濃度センサーにおける検出電極１と比較電極２との間隔を制御できる。オゾン水濃度センサー３２１０における検出電極１と比較電極２との間隔（電極間距離）は通常、３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。当該間隔の下限値は検出電極１と比較電極２と非接触が確保されれば特に限定されず、当該間隔は通常０．０１ｍｍ以上、好ましくは０．０５ｍｍ以上である。
【００６５】
検出電極１は、その下端部の一部が下方に延出しており、この延出部１ａにリード線４が接続され、リード線４は電流計（図示しない）の正極に結線されている。なお、電流計としては、マイクロ・アンペア電流計を使用することができる。
比較電極２は、その下端部の一部が下方に延出しており、この延出部２ａにリード線５が接続され、リード線５は電流計の負極に結線されている。
【００６６】
検出電極１の延出部１ａおよび比較電極２の延出部２ａは、基台６内に埋設されるとともに基台６の下面を貫通している。つまり、基台６の上面から検出電極１、比較電極２および絶縁体３が突出するような構成となっている。
【００６７】
基台６の外周面の一部には、当該外周面に沿ってシール部材７が設けられている。シール部材７としては、例えば、Ｏリング、ゴムパッキン、リップシール、シーラント等が挙げられる。シール部材７は、例えば、図６Ｃに示すように、オゾン水の通路となる通水路を形成する壁面１００に貫通穴１０１を形成し、貫通穴１０１に基台６を嵌めこむことによってオゾン水濃度センサー３２１０を取り付けた場合に、貫通穴１０１と基台６との間の水密性を確保するためのものである。図６Ｃは本発明の第１実施態様に係るオゾン水濃度センサーの使用状態を示す概略断面図である。
【００６８】
以上の構成からなるオゾン水濃度センサー３２１０を、例えば通水路内を流れるオゾン水に接触させる。これによって起電力が発生し、オゾン水濃度に比例した強さの安定した電気信号を得て、オゾン水の濃度を測定する。
【００６９】
オゾン水濃度センサー３２１０の設置方向とオゾン水の流れ方向との関係は特に限定されず、オゾン水濃度センサー３２１０が図６Ａに示す方向で配置されているとき、オゾン水の流れ方向はＤ１〜Ｄ４のいずれの方向であってもよい。図６Ａにおいて、例えば、オゾン水の流れ方向がＤ１またはＤ３のとき、検出電極１はオゾン水の流れ方向と略垂直の関係にある。また例えば、オゾン水の流れ方向がＤ２またはＤ４のとき、検出電極１はオゾン水の流れ方向と略平行の関係にある。
【００７０】
オゾン水濃度センサー３２１０は、センサー出力のさらなる増大の観点から、検出電極が比較電極によりオゾン水との接触を阻害されないように、設置されることが好ましい。検出電極が比較電極によりオゾン水の流れとの接触を阻害されないとは、オゾン水の流れ方向において、検出電極の最上流部分が比較電極の最上流部分と同等の位置に配置されているか（例えば、図６ＡにおいてＤ２またはＤ４）、または検出電極の最上流部分が比較電極の最上流部分よりも上流側の位置に配置されている（例えば、図６ＡにおいてＤ１またはＤ３）、という意味である。オゾン水濃度センサー３２１０が図６Ａに示す方向で設置されるとき、オゾン水の流れ方向は、好ましくはＤ２またはＤ４である。なお、図６Ａにおいてオゾン水の流れ方向がＤ２のときの、オゾン水濃度センサーの使用状態を示す概略断面図が図６Ｃである。
【００７１】
以上、本実施態様においては、絶縁体３の厚さを薄くすることによって、両電極間の間隔を簡単に狭くすることができる。それらの結果として、センサー出力を有意に増大できる。このため、センサー性能の非常に高い、裸電極式のオゾン水濃度センサー３２１０を得ることができる。したがって、少流量のオゾン水に対してもより効率よくオゾン水濃度を測定できる。
【００７２】
（第２実施態様）
第２実施態様に係るオゾン水濃度センサー３２１１は検出電極露出型構造を有し、検出電極が比較電極を包囲するように配置されている点で第１実施態様に係るオゾン水濃度センサーと同様であるが、検出電極および比較電極の形状が異なるものである。第２実施態様に係るオゾン水濃度センサーは、以下に特記すること以外、第１実施態様に係るオゾン水濃度センサーと同様である。
【００７３】
第２実施態様に係るオゾン水濃度センサー３２１１においては、図７Ａに示すように、検出電極１１は比較電極１２を包囲するように配置されている。詳しくは比較電極１２は検出電極１１の内側に配置され、検出電極１１はその内側で比較電極１２を取り囲むまたは覆うように配置されている。図７Ａは本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度センサーの概略斜視図である。
【００７４】
オゾン水濃度センサー３２１１においては、図７Ａに示すように、検出電極１１の内側に比較電極１２が該検出電極１１から離間して配置され、検出電極１１と比較電極１２との非接触の状態が確保されている。図７Ａ〜図７Ｃにおいて、検出電極１１は円筒形状を有しているが、筒形状を有する限り特に限定されるものではなく、例えば四角筒形状等の多角筒形状であってもよい。比較電極１２はコイル形状（螺旋形状）を有しているが、線形状を有する限り特に限定されるものではなく、例えば、直線形状であってもよい。センサー出力のさらなる増大の観点から、検出電極１１は円筒形状を有し、かつ比較電極１２はコイル形状を有することが好ましい。図７Ｂは本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度センサーの概略側面図である。図７Ｃは本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度センサーの概略正面図である
【００７５】
検出電極１１は、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、１枚の金属製マイクロメッシュを筒形状に加工してなる構造をなしているが、本発明は、検出電極が複数の金属製マイクロメッシュの積層体から構成されること、および金属製マイクロメッシュの代わりにメッシュのない金属製シートを用いることを妨げるものではない。検出電極１１は、例えば金属製マイクロメッシュを２〜５重程度、積層したものを加工してなっていてもよい。
【００７６】
検出電極１１の寸法は、オゾン水濃度を測定できる限り特に限定されず、例えば、幅ｗ２（円筒形状の軸方向長さ）（図７Ａおよび図７Ｃ参照）は通常、５〜１５ｍｍであり、センサー出力のさらなる増大の観点から好ましくは５〜１０ｍｍである。また例えば、内寸ｔ２（円筒形状の内径）（図７Ａおよび図７Ｂ参照）は通常、３〜１０ｍｍであり、センサー出力のさらなる増大の観点から好ましくは３〜８ｍｍである。また例えば、検出電極１１の筒形状部における検出電極１１と比較電極１２との間隔（電極間距離）ｔ３（図７Ｂ参照）は通常、３ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以下、特に０．５〜２ｍｍである。
【００７７】
検出電極１１を構成する金属は、第１実施態様における検出電極１と同様に、比較電極１２を構成する金属よりもイオン化傾向が小さい金属であり、例えば、検出電極１１は、少なくとも表面が金もしくは金めっき層または白金もしくは白金めっき層から構成される。検出電極１１はいわゆる導電性ダイヤモンド電極であってもよい。
【００７８】
検出電極１１を構成する金属製マイクロメッシュの１枚の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍが好ましく、複数の金属製マイクロメッシュを重ねて用いる場合には検出電極１の厚さは、０．３ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。
【００７９】
比較電極１２は、線形状を有し、その線径は特に限定されず、例えば、０．１〜２ｍｍであり、センサー出力のさらなる増大の観点から好ましくは０．５〜１ｍｍである。比較電極１２がコイル形状を有する場合、その外径ｔ４（図７Ｂ参照）は、検出電極１１の内寸ｔ２（ｍｍ）より小さい限り特に限定されないが、好ましくは０．５×ｔ２〜０．８×ｔ２である。比較電極１２がコイル形状を有する場合、その軸方向長さｗ３（図７Ｃ参照）は、通常、検出電極１１の幅ｗ２（ｍｍ）より小さく、好ましくは０．４×ｗ２〜０．８×ｗ２である。比較電極１２のコイルピッチは特に限定されず、通常０．５〜２ｍｍであり、好ましくは０．８〜１．２ｍｍである。
【００８０】
比較電極１２を構成する金属は、第１実施態様における比較電極２と同様に、検出電極を構成する金属よりもイオン化傾向が大きい金属であり、例えば、銀である。比較電極１２は、銀の表面を導電性被膜で被膜保護したものであってもよい。導電性被膜としては、例えば、第１実施態様において比較電極２の導電性被膜として例示した同様のものが挙げられる。
【００８１】
検出電極１１は、その下端部の一部が下方に延出しており、この延出部１１ａにリード線４が接続され、リード線４は電流計（図示しない）の正極に結線されている。なお、電流計としては、マイクロ・アンペア電流計を使用することができる。
比較電極１２は、その下端部の一部が下方に延出しており、この延出部１２ａにリード線５が接続され、リード線５は電流計の負極に結線されている。
【００８２】
検出電極１１の延出部１１ａおよび比較電極１２の延出部１２ａは、基台６内に埋設されるとともに基台６の下面を貫通している。つまり、基台６の上面から検出電極１１および比較電極１２が突出するような構成となっている。
【００８３】
シール部材７は、例えば、図７Ｄに示すように、オゾン水の通路となる通水路を形成する壁面１００に貫通穴１０１を形成し、貫通穴１０１に基台６を嵌めこむことによってオゾン水濃度センサー３２１１を取り付けた場合に、貫通穴１０１と基台６との間の水密性を確保するためのものである。図７Ｄは本発明の第２実施態様に係るオゾン水濃度センサーの使用状態を示す概略断面図である。
【００８４】
以上の構成からなるオゾン水濃度センサー３２１１を、例えば通水路内を流れるオゾン水に接触させる。これによって起電力が発生し、オゾン水のオゾン濃度に比例した強さの安定した電気信号を得て、オゾン水の濃度を測定する。
【００８５】
オゾン水濃度センサー３２１１の設置方向とオゾン水の流れ方向との関係は特に限定されず、オゾン水濃度センサー３２１１が図７Ａに示す方向で設置されているとき、オゾン水の流れ方向はＤ１〜Ｄ４のいずれの方向であってもよい。図７Ａにおいて、例えば、オゾン水の流れ方向がＤ１またはＤ３のとき、検出電極１１が有する筒形状の軸方向はオゾン水の流れ方向と略垂直の関係にある。また例えば、オゾン水の流れ方向がＤ２またはＤ４のとき、検出電極１１が有する筒形状の軸方向はオゾン水の流れ方向と略平行の関係にある。
【００８６】
オゾン水濃度センサー３２１１は、センサー出力のさらなる増大の観点から、検出電極が比較電極によりオゾン水との接触を阻害されないように、設置されることが好ましい。検出電極が比較電極によりオゾン水の流れとの接触を阻害されないとは、オゾン水の流れ方向において、検出電極の最上流部分が比較電極の最上流部分と同等の位置に配置されているか、または検出電極の最上流部分が比較電極の最上流部分よりも上流側の位置に配置されている（例えば、図７ＡにおいてＤ１、Ｄ３またはＤ４）、という意味である。オゾン水濃度センサー３２１１が図７Ａに示す方向で設置されるとき、オゾン水の流れ方向は、好ましくはＤ１、Ｄ３またはＤ４であり、より好ましくはＤ４である。なお、図７Ａにおいてオゾン水の流れ方向がＤ４のときの、オゾン水濃度センサーの使用状態を示す概略断面図が図７Ｄである。
【００８７】
以上、本実施態様によれば、検出電極１１は比較電極１２を包囲するように設けられる。検出電極１１を円筒形にすることにより、サイズをコンパクトにしても、オゾン水が比較電極に遮られることなく検出電極に連続的かつ有効に接触できるので、センサー出力を有意に増大できる。特にセンサー出力が低下する１５℃以下の水温においても、十分なセンサー出力を得ることができる。それらの結果、センサー性能の高い、裸電極式のオゾン水濃度センサー３２１１を得ることができる。したがって、水道水レベルの導電率のオゾン水は勿論のこと、純水のような導電率の極小さいオゾン水であっても、オゾン濃度を正確に測定することができる。
【００８８】
本実施態様（図７Ａ〜図７Ｄ）において、検出電極１１は筒形状を有し、かつ比較電極１２は線形状を有しているが、検出電極１１も比較電極１２も筒形状（例えば、円筒形状）を有していてもよい。例えば、検出電極１１および比較電極１２が共に円筒形状を有する場合、そのようなオゾン水濃度センサーは、比較電極１２がコイル部（螺旋部）の代わりに円筒部を有すること以外、図７Ａ〜図７Ｄのオゾン水濃度センサー３２１１と同様である。図７Ａ〜図７Ｄにおける比較電極１２のコイル部は比較電極１２の曲線部のことである。比較電極１２の円筒部は金属製マイクロメッシュから構成されていてもよい。当該円筒部の金属製マイクロメッシュは１枚で使用されてもよいし、または２枚以上で重ねて使用されてもよい。このように比較電極１２が円筒部を有する場合における、比較電極１２の円筒部の寸法、すなわち当該円筒部の外径および軸方向長さならびに検出電極１１と比較電極１２との間隔（距離）はそれぞれ、比較電極１２がコイル形状を有する場合における外径ｔ４（図７Ｂ参照）、軸方向長さｗ３（図７Ｃ参照）および検出電極１１と比較電極１２との間隔（距離）ｔ３（図７Ｂ参照）と同様である。
【００８９】
＜比較電極露出型オゾン水濃度センサー＞
比較電極露出型オゾン水濃度センサー（以下、「比較電極露出型センサー」ということがある）においては、図８に示すように、比較電極２’は検出電極１’を包囲するように配置されている。比較電極は検出電極を包囲するように配置されているとは、比較電極が相対的に外側に、検出電極が相対的に内側に配置されているという意味であり、本実施態様においては、検出電極と比較電極との非接触の状態が保持されつつ、比較電極が検出電極を取り囲むまたは覆うように配置されていればよい。例えば、検出電極が図８に示すような平板形状を有する場合は、比較電極２’は、検出電極１’の比較的大きな２つ面のうち、少なくとも一方の面、好ましくは両方の面を覆うように配置されていればよい。詳しくは、検出電極１’は比較電極２’の内側に配置され、比較電極２’はその内側で検出電極１’の外側を取り囲むまたは覆うように配置されている。図８は第３実施態様に係る比較電極露出型センサーの概略斜視図である。
【００９０】
比較電極露出型センサーの電極構造は、比較電極が検出電極を包囲するように配置される限り、特に限定されず、例えば、以下の構造を有していてもよい：
【００９１】
第３実施態様；
図８に示すように、比較電極２’が検出電極１’との間に絶縁体３を挟んで検出電極１’の外側を覆った構造。
【００９２】
（第３実施態様）
第３実施態様に係るオゾン水濃度センサー３２１２は比較電極露出型構造を有する。
第３実施態様に係るオゾン水濃度センサー３２１２は、図８に示すように、比較電極と検出電極の配置が第１実施態様に係るオゾン水濃度センサー３２１０（図６Ａ）とは逆であること以外、第１実施態様に係るオゾン水濃度センサー３２１０と同様であるため、詳しい説明を省略する。
【００９３】
オゾン水濃度センサー３２１２は、比較電極２’が検出電極１’との間に絶縁体３を挟んで検出電極１’の外側を覆った構造を有している。オゾン水濃度センサー３２１２は以下に特記しない限り、第１実施態様のオゾン水濃度センサー３２１０と同様である。
【００９４】
図８に示すように、比較電極２’は、その下端部の一部が下方に延出しており、この延出部２ａ’にリード線５が接続され、リード線５は電流計（図示しない）の陰極に結線されている。なお、電流計としては、マイクロ・アンペア電流計を使用することができる。
検出電極１’は、その下端部の一部が下方に延出しており、この延出部１ａ’にリード線４が接続され、リード線４は電流計の陽極に結線されている。
【００９５】
検出電極１’の延出部１ａ’および比較電極２’の延出部２ａ’は、基台６内に埋設されるとともに基台６の下面を貫通している。つまり、基台６の上面から検出電極１’、比較電極２’および絶縁体３が突出するような構成となっている。
【００９６】
検出電極１’は、第１実施態様のオゾン水濃度センサー３２１０の検出電極１と同様に、少なくとも表面が金もしくは金めっき層または白金もしくは白金めっき層から構成されていることが好ましい。
比較電極２’は、第１実施態様のオゾン水濃度センサー３２１０の比較電極２と同様に、少なくとも表面が銀、塩化銀または酸化銀から構成されていることが好ましい。
【００９７】
オゾン水濃度センサー３２１２は検出電極１’および比較電極２’が平板形状を有し、検出電極１’と比較電極２’との接触を防止するための通水性を有する絶縁体３をさらに備えている。
【００９８】
検出電極１’および比較電極２’は金属製マイクロメッシュから構成されることが好ましい。
検出電極１’および比較電極２’は、金属製マイクロメッシュを多層に積層した多層構造を有することがさらに好ましい。
【００９９】
＜測定メカニズム＞
オゾン水濃度センサーは、「ガルバニセル方式センサー」に分類されるものである。オゾン水濃度センサーにおいては、溶存オゾンが検出電極上で還元され、オゾン水濃度に比例して流れる両電極間の還元電流（出力電流）を測定することでオゾン水濃度を測定する。発生する出力電流は、下記の式に示す通り検出電極の面積とオゾン水濃度に比例する。
【０１００】
【数１】
2018017582.tif 000003
【０１０１】
Ｉ：出力電流の指示電流（μＡ）
ｎ：電極反応に含まれる電子の数
Ｆ：ファラデー定数（９６，５００Ｃ／ｍｏｌ）
Ｓ：検出電極の面積（ｃｍ２）
Ｃ：試料水のオゾン水濃度（ｍｇ／Ｌ）
【実施例】
【０１０２】
［オゾン水濃度センサーの製造］
（センサーＡ）（検出電極露出型構造）
図６Ａに示すオゾン水濃度センサー３２１０を製造した。
検出電極１として白金メッキマイクログレーチング積層体を使用した。詳しくは、白金メッキマイクログレーチングは、厚さ０．１ｍｍのチタンの薄板を、菱形格子状（１ｍｍ×０．４６ｍｍ）にグレイチング加工したもので、さらに表面に２μｍ厚の白金メッキを施したものである。このような白金メッキマイクログレーチングを３枚重ねて検出電極とした。なお、グレイチング加工の前後で厚さは変わらない。
比較電極２として銀マイクログレーチング積層体を使用した。詳しくは、銀マイクログレーチングは、厚さ０．１ｍｍの銀の薄板を、菱形格子状（１ｍｍ×０．４６ｍｍ）にグレイチング加工したものである。このような銀マイクログレーチングを４枚重ねて比較電極とした。
絶縁体３としては、厚さ０．１ｍｍのポリエステルクロスを使用した。
比較電極２の両面を覆うように絶縁体３を折り重ね、さらに絶縁体３の両面を覆うように検出電極１を折り重ね、オゾン水濃度センサー３２１０を得た。なお、絶縁体３および検出電極１は、比較電極２の先端部でＵ字に折り曲がっている。
【０１０３】
オゾン水濃度センサー３２１０の寸法は、幅ｗ１（図６Ａ参照）が概略１２ｍｍ、高さｈ１（図６Ａ参照）が概略１２ｍｍであった。検出電極１と比較電極２との電極間距離は０．１ｍｍであった。
【０１０４】
オゾン水濃度センサー３２１０は、図６Ｃに示すように検出電極１および比較電極２がオゾン水の流れ方向と略平行になるように設置して用いた。
【０１０５】
（センサーＢ）（検出電極露出型構造）
図７Ａに示すオゾン水濃度センサー３２１１を製造した。
検出電極１１として白金メッキマイクログレーチングを重ねることなく１枚で使用した。詳しくは、白金メッキマイクログレーチングは、厚さ０．１ｍｍのチタンの薄板を、菱形格子状（１ｍｍ×０．４６ｍｍ）にグレイチング加工したもので、さらに表面に２μｍ厚の白金メッキを施したものである。このような白金メッキマイクログレーチングを図７Ａ〜図７Ｃに示すような円筒形状に加工し、検出電極とした。
比較電極１２として銀線を使用した。詳しくは、直径０．８ｍｍの銀線を、図７Ａ〜図７Ｃに示すような外径４ｍｍおよびピッチ１ｍｍのコイル状（螺旋状）に加工し、比較電極とした。
円筒形状の検出電極１１の内側にコイル状比較電極１２を、検出電極１１から離間して配置させて、オゾン水濃度センサー３２１１を得た。
【０１０６】
検出電極１１の幅ｗ２（円筒形状の軸方向長さ）は概略８ｍｍであり、内寸ｔ２（円筒形状の内径）は概略６ｍｍであった。コイル形状の外径ｔ４は概略４ｍｍであり、軸方向長さｗ３（図７Ｃ参照）は概略４ｍｍであり、コイルピッチは概略１ｍｍであった。
検出電極１１の筒形状部における検出電極１１と比較電極１２との間隔（電極間距離）ｔ３は概略１ｍｍであった。
【０１０７】
オゾン水濃度センサー３２１１は、図７Ｄに示すように、オゾン水の流れ方向において、検出電極１１の最上流部分が比較電極１２の最上流部分よりも上流側の位置に配置されるように、設置して用いた。コイル状比較電極は、オゾン水の流れ方向において、円筒状の検出電極における下流側１／２の位置に配置した
【０１０８】
（センサーＣ）（比較電極露出型構造）
図８に示すオゾン水濃度センサー３２１２を製造した。
検出電極１’として白金メッキマイクログレーチング積層体を使用した。詳しくは、白金メッキマイクログレーチングは、厚さ０．１ｍｍのチタンの薄板を、菱形格子状（１ｍｍ×０．４６ｍｍ）にグレイチング加工したもので、さらに表面に２μｍ厚の白金メッキを施したものである。このような白金メッキマイクログレーチングを３枚重ねて検出電極とした。
比較電極２’として銀マイクログレーチング積層体を使用した。詳しくは、銀マイクログレーチングは、厚さ０．１ｍｍの銀の薄板を、菱形格子状（１ｍｍ×０．４６ｍｍ）にグレイチング加工したものである。このような銀マイクログレーチングを４枚重ねて比較電極とした。
絶縁体３としては、厚さ０．１ｍｍのポリエステルクロスを使用した。
検出電極１’の両面を覆うように絶縁体３を折り重ね、さらに絶縁体３の両面を覆うように比較電極２’を折り重ね、オゾン水センサー３２１２を得た。なお、絶縁体３および比較電極２’は、検出電極１’の先端部でＵ字に折り曲がっている。
【０１０９】
オゾン水センサー３２１２の寸法は、幅ｗ１’（図８参照）が概略１２ｍｍ、高さｈ１’（図８参照）が概略１２ｍｍであった。検出電極１’と比較電極２’との電極間距離は０．１ｍｍであった。
【０１１０】
オゾン水センサー３２１２は、オゾン水濃度センサーＡと同様に検出電極および比較電極がオゾン水の流れ方向と略平行になるように設置して用いた。
【０１１１】
［実施例１］
オゾン水濃度センサーＡまたはＣを図５に示すオゾン水濃度測定装置３０ｃの測定セル３２に組み込んで、オゾン水濃度センサーの評価を行った。接続パイプ３３，３７の内径は４ｍｍφであった。接続パイプ３３の長さは５０ｍｍであった。水温の影響を調べるため、オゾン水に代わり水道水を通水して、センサーの出力特性を調べた。詳しくは、流量調整デバイス３５を閉めた状態で、水道水をオゾン水保有容器３１（容量５００ｍＬ）に連続的に供給した。供給を継続しながら、流量調整デバイス３５を開き、かつ吸引ポンプ３８を作動させることで、水道水は、オゾン水保有容器３１から接続パイプ３３を通って測定セル３２に４００ｍＬ／分の流量で供給された。測定セル３２内では、ポンプにより流れる水道水の通水路にオゾン水濃度センサーが配置されており、水道水は水流の形態でオゾン水濃度センサーと接触した。水道水の温度を昇温させて連続的に測定されたセンサー出力の結果を表１、表２および図９に示した。表１、表２および図９において、センサー出力は相対的な値であり、センサーＣの１１℃でのセンサー出力を１０としたときの値である。
【０１１２】
【表１】
2018017582.tif 000004
【０１１３】
【表２】
2018017582.tif 000005
【０１１４】
本実施例では、オゾン水濃度センサーＡまたはＣのいずれのセンサーを用いたときにおいても、水温とセンサー出力との間に相関関係が認められるため、オゾン濃度の測定が可能である。また前記測定は連続的に行われているため、センサー出力の低下が十分に防止されていることがわかる。
オゾン水濃度センサーＡでは、オゾン水が直接検出電極と接触してオゾンが還元されるため、オゾン水濃度センサーＣのような検出電極が比較電極で覆われているセンサーに比べ、高いセンサー出力が得られた。このため、オゾン水濃度センサーＡでは、より少量のオゾン水、より低濃度のオゾン水、およびより低温のオゾン水に対してもオゾン濃度をより十分に精度よく測定可能となる。
【０１１５】
［実施例２］
オゾン水濃度センサーＡ，ＢまたはＣを図５に示すオゾン水濃度測定装置３０ｃの測定セル３２に組み込んで、オゾン水濃度センサーの評価を行った。接続パイプ３３，３７の内径は４ｍｍφであった。接続パイプ３３の長さは５０ｍｍであった。詳しくは、流量調整デバイス３５を閉めた状態で、１９℃で生成した各濃度のオゾン水をオゾン水保有容器３１（容量５００ｍＬ）に連続的に供給した。供給を継続しながら、流量調整デバイス３５を開き、かつ吸引ポンプ３８を作動させることで、オゾン水は、オゾン水保有容器３１から接続パイプ３３を通って測定セル３２に４００ｍＬ／分の流量で供給された。測定セル３２内では、ポンプにより流れるオゾン水の通水路にオゾン水濃度センサーが配置されており、オゾン水は水流の形態でオゾン水濃度センサーと接触した。測定されたセンサー出力の結果を表３、表４、表５および図１０に示した。
【０１１６】
【表３】
2018017582.tif 000006
【０１１７】
【表４】
2018017582.tif 000007
【０１１８】
【表５】
2018017582.tif 000008
【０１１９】
本実施例では、オゾン水濃度センサーＡ〜Ｃのいずれのセンサーを用いたときにおいても、オゾン濃度とセンサー出力との間に相関関係が認められるため、連続測定方式によっても、オゾン濃度の測定は可能である。
【０１２０】
［実施例３］
オゾン水濃度センサーＡを図１に示すオゾン水濃度測定装置３０の測定セル３２に組み込んで、オゾン水濃度センサーの評価を行った。接続パイプ３３，３７の内径は４ｍｍφであった。接続パイプ３３の長さは５０ｍｍであった。詳しくは、流量調整デバイス３５を閉めた状態で、１９℃で生成した各濃度および所定量のオゾン水をオゾン水保有容器３１（容量５００ｍＬ）に供給した。供給終了後に流量調整デバイス３５を開くことで、オゾン水は、オゾン水保有容器３１から、オゾン水の自重落下（自由落下）により接続パイプ３３を通って、測定セル３２に供給された。測定セル３２内では、自重落下で流れるオゾン水の通水路にオゾン水濃度センサーが配置されており、オゾン水は水流の形態でオゾン水濃度センサーと接触した。測定されたセンサー出力の結果を表６および図１１に示した。
【０１２１】
【表６】
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【０１２２】
本実施例では、より少量のオゾン水を用いたときにおいても、オゾン濃度とセンサー出力との間に相関関係が認められるため、回分測定方式によるオゾン水の自重落下によっても、オゾン濃度の測定は可能である。また、いずれの量においても、センサー出力は略同様の変化を示すため、再現性に優れていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明のオゾン水濃度測定装置は、オゾン水濃度の測定に有用である。
【符号の説明】
【０１２４】
１：１１：検出電極
２：１２：比較電極
３：絶縁体
１０：２０：オゾン水濃度センサー
３０：３０ａ：３０ｂ：３０ｃ：オゾン水濃度測定装置
３１：３１ａ：３１ｂ：オゾン水保有容器
３２：測定セル
３３：接続パイプ
３４：オゾン濃度検出基板
３５：流量調整デバイス
３６：筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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