(57)【要約】  材料の導電率を測定する装置（２）は，一対の導電性要素（６）と，これらの導電性要素に結合され，第１のトランスコア（１０）と第２のトランスコア（１２）とを結合して第１の電流ループ（８）を形成する第１の導電体（９）と，第２のトランスコア（１２）と第３のトランスコア（１４）とを結合して第２の電流ループ（１６）を形成する公知の抵抗の第２の導電体（１７）とを備える。
2007518079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の導電率測定装置であって，
一対の導電性要素と，
前記導電性要素に結合された第１の導電体であって，第１のトランスコアと第２のトランスコアとを結合して第１の電流ループを形成する第１の導電体と，
前記第２のトランスコアと第３のトランスコアとを結合して第２の電流ループを形成する，公知の抵抗を有する第２の導電体とを備える，材料の導電率測定装置。
【請求項２】
前記導電性要素がボルト，またはプラグ，または極板である請求項１記載の材料の導電率測定装置。
【請求項３】
前記第１，第２，および第３のトランスコアが「Ｃ」，「Ｏ」，または「Ｅ」字型のトロイダルトランスコア，あるいはこれらの組み合わせである請求項１記載の材料の導電率測定装置。
【請求項４】
前記第１，第２，および第３のトランスコアがフェライトコア，積層コア，または粉鉄コア，あるいはこれらの組み合わせである請求項１記載の材料の導電率測定装置。
【請求項５】
前記導電性要素を取り付けるための取り付け板を少なくとも１つさらに備え，前記少なくとも１つの取り付け板が前記材料の容器に取り付けられる請求項１記載の材料の導電率測定装置。
【請求項６】
前記取り付け板に取り付けられた，前記第１および第２のトランスコアを支持する金属製ループによって前記第２の電流ループの一部が形成され，前記導電性要素に電気的に結合されている請求項１記載の材料の導電率測定装置。
【請求項７】
前記第１，第２，および第３のトランスコアの軸線が相互に直角を成すように，該第１，第２，および第３ののトランスコアが前記金属製ループに結合されている請求項６記載の材料の導電率測定装置。
【請求項８】
前記導電性要素の中心間の離隔距離が前記導電性要素の直径の１倍から１０倍の間である請求項１記載の材料の導電率測定装置。
【請求項９】
流体酪農品の導電率を測定するために，前記導電性要素の中心間の離隔距離が前記導電性要素の直径の３倍から４倍の間である請求項１記載の材料の導電率測定装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの取り付け板の境界が前記導電性要素の直径の少なくとも３倍である請求項５記載の材料の導電率測定装置。
【請求項１１】
前記第１のトランスコアおよび前記第３のトランスコアがそれぞれ単巻きの二次巻線を備える請求項１記載の材料の導電率測定装置。
【請求項１２】
前記容器が管であり，前記少なくとも１つの取り付け板が前記管に沿って少なくとも部分的に縦方向に延在するか，または前記管の周りを少なくとも部分的に円周方向に延在する請求項５記載の材料の導電率測定装置。
【請求項１３】
前記導電性要素が前記管の円周に延在する請求項１２記載の材料の導電率測定装置。
【請求項１４】
前記導電性要素に隣接して設けられ，前記管の円周に延在する絶縁板要素をさらに備える請求項１３記載の材料の導電率測定装置。
【請求項１５】
材料の導電率測定方法であって，
前記材料に接触するように一対の導電性要素を取り付けるステップと，
第１のトランスコアと第２のトランスコアとを結合して第１の電流ループを形成する第１の導電体に前記一対の導電性要素を結合するステップと，
前記第２のトランスコアと第３のトランスコアとを公知の抵抗の第２の導電体に結合して第２の電流ループを形成するステップと，
前記第１のトランスコアによって前記材料の電圧を測定するステップと，
前記第３のトランスコアの基準電圧を測定することによって，前記第２のトランスコアの励起電圧を監視するステップと，
前記材料の前記電圧と，前記基準電圧と，前記公知の抵抗とから前記材料の前記導電率を求めるステップとを含む，材料の導電率測定方法。
【請求項１６】
材料の導電率測定方法であって，
前記材料に接触するように一対の導電性要素を取り付けるステップと，
第１のトランスコアと第２のトランスコアとを結合して第１の電流ループを形成する第１の導電体に前記一対の導電性要素を結合するステップと，
前記第２のトランスコアと第３のトランスコアとを公知の抵抗の第２の導電体に結合して第２の電流ループを形成するステップと，
前記第１のトランスコアの二次巻線を介して，前記材料を通る電流を測定するステップと，
前記第３のトランスコアの二次巻線を通る基準電流を測定することによって，前記第２のトランスコアの励起電圧を監視するステップと，
前記材料を通る前記電流と，前記基準電流と，前記公知の抵抗とから前記材料の前記導電率を求めるステップとを含む，材料の導電率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，導電率の測定方法および装置に関し，特に低導電率の材料における導電率の測定方法および装置に関する。特に，本発明は，低導電率のバルク材料の導電率を測定する装置および方法に関するが，これだけに限定されるものではない。本発明の方法および装置は，高導電率の材料にも使用しうる。
【背景技術】
【０００２】
バルク材料の導電率を正確に測定する能力は，さまざまな分野で必要とされており，特に低導電率の材料の導電率の測定のために必要とされている。一例は，食品業界であり，食品の特性を判定及び／又は調査するために導電率を測定する。たとえば，ミルクの物理化学的特性と，ミルク中の細菌の増殖とを調査するために，ミルクの導電率を測定する手法が使用されてきた。
【０００３】
マクフィリップス，ジェイ．（McPhillips, J.）とスノウ，エヌ．（Snow, N.）の共著「新しいタイプの導電性セルによるミルクの調査（Studies on Milk with a New Type of Conductivity Cell）」，『Australian Journal of Dairy Technology』（1958年）p.192-196には，ミルクに対してこのような測定を実施するための電気的構成が開示されている。また，グプタ，エス．（Gupta, S.）とヒルズ，ジー．（Hills, G.）の共著「可聴周波数用の高精度無電極導電セル（A Precision Electrode-less Conductance Cell for use at Audio Frequencies）」（1956年）にも同様の電気的構成が開示されている。両構成は，付勢回路と感知回路との間に２つのトロイダルトランスを介して結合された電流ループを有する。
【０００４】
ただし，このような構成が適さない用途もいくつかあり，たとえば，測定対象の材料が電流ループを汚して遮断するバットなどの用途には向かず，バットの洗浄が必要な場合にもさらに問題を引き起こす。
【０００５】
このような構成に伴う別の問題は，給電変動を受けることであり，この変動によって測定ノイズが発生するために，電源の安定化および供給電圧の監視が必要となる。
【０００６】
したがって，導電率を正確に測定し，上記の問題を解決するか，または少なくとも改善するシステム，及び／又は方法，及び／又は装置が必要とされている。特に，このようなシステム，方法，及び／又は装置は，低導電率の材料の導電率の測定のために必要とされている。
【０００７】
本願明細書で使用する用語「備える」，「含む」，または同様の用語は，非排他的包含を意味するものであり，列挙されている要素を含む方法，システム，または装置は，列挙されている要素のみを含むのではなく，列挙されていない要素をも含むことを意味する。
【０００８】
発明の要約
一形態において，本発明は，材料の導電率測定のための装置に属する。ただし，この形態は唯一の形態である必要はなく，最も広義での形態である。この装置は，
一対の導電性要素と，
前記導電性要素に結合される第１の導電体であって，第１のトランスコアと第２のトランスコアとを結合して第１の電流ループを形成する第１の導電体と，
前記第２のトランスコアと第３のトランスコアとを結合して第２の電流ループを形成する，公知の抵抗の第２の導電体と，を備える。
【０００９】
前記導電性要素はボルトまたはプラグの形態であることが好適である。あるいは，前記導電性要素は，極板またはリングの形態である。
【００１０】
前記第１，第２，および第３のトランスコアは，「Ｃ」，「Ｏ」，または「Ｅ」字型のトロイダルトランスコア，あるいはこれらの組み合わせであることが好適である。
【００１１】
前記第１，第２，および第３のトランスコアは，フェライトコア，成層コア，または粉鉄コア，あるいはこれらの組み合わせであることが好適である。
【００１２】
本装置は，前記導電性要素を取り付けるための取り付け板を少なくとも１つさらに備え，前記少なくとも１つの取り付け板が前記材料の容器に取り付けられることが好ましい。
【００１３】
前記少なくとも１つの取り付け板に取り付けられ，前記導電性要素に電気的に結合され，前記第１および第２のトランスコアを支持する金属製ループによって前記第２の電流ループの一部が形成されることが好適である。
【００１４】
一実施態様によると，前記第１，第２，および第３のトランスコアは，「Ｏ」字型のトロイダルトランスコアの形状を有し，これらのトランスコアの軸線が相互に直角になるように前記金属製ループに結合される。
【００１５】
別の形態において，本発明は，材料の導電率を測定する方法に関し，
前記材料に接触するように一対の導電性要素を取り付けるステップと，
第１のトランスコアと第２のトランスコアとを結合して第１の電流ループを形成する第１の導電体に前記一対の導電性要素を結合するステップと，
前記第２のトランスコアと第３のトランスコアとを公知の抵抗の第２の導電体に結合して第２の電流ループを形成するステップと，
前記第１のトランスコアによって前記材料の電圧を測定するステップと，
前記第３のトランスコアの基準電圧を測定することによって，前記第２のトランスコアの励起電圧を監視するステップと，
前記材料の前記電圧と，前記基準電圧と，前記公知の抵抗とから前記材料の前記導電率を求めるステップとを含む。
【００１６】
あるいは，前記電圧測定値に対応する電流測定値から前記材料の前記導電率を求める。
【００１７】
本発明のさらなる特徴は，以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１８】
本発明の理解を助け，当業者が本発明を実施できるように，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を例として以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１および図２において，材料の導電率を正確に測定するため，特に低導電率のバルク材料の導電率を測定するための装置２が示されている。装置２は，材料，この例では流体５の形態の材料を収容する流体セル４の形態の容器を有する。流体セル４は，標準的な導電率測定用のセルと同じ方法で構成されており，流体５に接触するように配置されている一対の極板６の形態の一対の導電性要素を備える。この実施形態における流体セル４の構造は，当業者には見慣れたものであろう。
【００２０】
装置２は，第１のトランスコア１０と第２のトランスコア１２とを通る第１のワイヤ９の形態の第１の導電体で形成された第１の電流ループ８をさらに備える。基準監視用に第３のトランスコア１４が設けられ，第２の電流ループ１６が第２のトランスコア１２と第３のトランスコア１４とを通る第２のワイヤ１７の形態の第２の導電体によって形成されている。一実施形態において，トランスコア１０，１２，１４は「Ｃ」字型のフェライト製トロイダルトランスコアの形態であるが，「Ｏ」字型または「Ｅ」字型のフェライト製トロイダルトランスコアなどの代替トランスコアを使用してもよい。「Ｃ」，「Ｏ」，及び／又は「Ｅ」字型のフェライト製トロイダルトランスコアを組み合わせて使用してもよい。代替の実施形態においては，積層トランスコアまたは粉鉄製トランスコアを使用してもよい。ただし，本出願人は，電磁的安定性および自己遮蔽特性が改良され，本方法および装置の計装のダイナミックレンジの改良が促進される「Ｏ」字型のフェライト製トロイダルトランスコアが好適であることを確認している。
【００２１】
第１のトランスコア１０は，流体セル４内の流体５の電圧Vfluidを測定し，第２のトランスコア１２は，一般的な励起電圧が10VRMSである励磁コアである。第２の電流ループ１６を形成する第２のワイヤ１７は公知の抵抗Rstandardを有し，第２の電流ループ１６は第２のトランスコア１２および第３のトランスコア１４の両方を結合するが，第１のトランスコア１０を結合しない。第１のトランスコア１０は，流体セル４の流体５の電圧Vfluidを測定するためのトランスコアである。感知される電圧は第２のトランスコア１２の励起電圧に依存し，第３のトランスコア１４の追加によって，励起電圧の固有の監視が可能になるため，上記の先行技術のノイズおよび安定性の問題を少なくとも最小化することができる。
【００２２】
流体セル４内の極板６間の流体５の抵抗Rfluidは，式１で表される。
Rfluid＝（Rstandard×Vfluid）／Vstandard          式（１）
この流体の抵抗Rfluidは，その固有抵抗ρfluidに比例し，この流体の導電率σfluidは，この固有抵抗の逆数である。したがって，この流体の導電率σfluidは，この流体の抵抗Rfluidの逆数に比例する。
【００２３】
本出願人は，図１および図２の装置の構成は，大型のバット式構造に実装した場合にいくつかの問題があることを確認している。したがって，本出願人は，図３の本発明の別の実施形態に示すような一代替装置を実際の実装のために考案した。実施形態間で同様の特徴には同様の参照符号が使用されている。
【００２４】
この実施形態においては，測定対象の材料を収容するための容器として，前の実施形態の流体セル４の代わりに，複数のバット壁１９を有するバット１８の形態の容器を使用する。極板６は，適切な食品用ステンレス鋼で作られている。熱電対効果の発生を防止するために，バット１８にもこの同じステンレス鋼を使用する。図３に示す実施形態においては，極板６は取り付け板２０に取り付けられる。取り付け板２０は，この実施形態においては，ＰＴＦＥ製である。ただし，他の適切な食品用プラスチックを使用してもよい。この構成によって，装置２をバット壁および測定対象の材料を収容する他の容器に取り付けられることが理解されるであろう。この構成は，極板６間に「半電流ループ」２２を形成するので，非直流導電率の測定が可能になる。取り付け板２０は，極板６を相互に絶縁すると同時に，バット壁１９からも絶縁する。
【００２５】
次に，図４〜６を参照しながら本装置の機械的実装を説明する。
【００２６】
図４において，上記の半電流ループ２２を形成するために，金属製ループ２８が固締手段によって取り付け板２０に取り付けられている。この実施形態においては，固締手段は一対のボルト２４および一対のナット２６の形態である。あるいは，特製のプラグまたは他の適切な公知の固締手段を使用してもよい。図５に示す拡大図は，各ナット２６が第１の方向，たとえばこの例では時計回りに構成された第１のネジ山２７と，反対方向，すなわち反時計回りに構成された第２のネジ山２９とを備えることを示す。ボルト２４のネジ山３１の方向と，金属製ループ２８の各端のネジ山３３の方向とがこのように構成されているので，ナット２６はボルト２４に確実に取り付けられ，金属製ループ２８の各端が各ナット２６に確実に取り付けられるために，確実な電気的接続が行われる。ボルト２４と金属製ループ２８との間の接合箇所の電気損失が最小になるように，ボルト２４の各端とループ２８とは相互に連結するように設計されている。
【００２７】
各ボルト２４とループ２８との間の電気抵抗が小さく，好ましくはゼロである確実な接続は，さまざまな方法で実現しうる。たとえば，ナット２６の締め付けによって押し潰される複数の隆起した歯から成るパターン，またはこのような小さく鋭い複数の隆起部分から成るパターンを有するようにネジ山３１，３３を切削加工してもよい。あるいは，ボルト２４およびループ２８の端部が相互に嵌まり合って良好な導電接続を形成するように，ボルト２４およびループ２８の端部を円錐形と逆円錐形などの相補的な形状にしてもよい。さらに他の代替案として，上記の尖った小さな隆起部を両面に設けたベリリウムなどの材料の層を使用してもよい。次に，この層をネジ山３１，３３の両端間に挿入することによって，所望の食い込み効果を得る。ベリリウムは良好な食い込み特性を有するので，このような用途に一般に使用されるが，望ましくない熱電対効果を引き起こすという欠点を有する場合もある。
【００２８】
あらゆる熱起電力の発生を防ぐために，ボルト２４，ナット２６，および金属製ループ２８は，同一グレードのステンレス鋼であることが好ましい。食品加工業用に安全かつ適切な食品用ステンレス鋼を使用する。このようなステンレス鋼の使用によって，銅などの他の材料を使用したときに発生しうる食品材料などの汚染も防止される。銅は，銅のクリープおよび粒界拡散などの問題を伴う。
【００２９】
場合によっては，各ボルト２４および取り付け板２０にかかる機械的負荷を最小化するために，ループ２８に対する支持を追加してもよい。このような付加的支持は，電流ループ２８との干渉を防ぐために完全な絶縁性を有することを条件に，支柱，ブリッヂング(bridging)，または溶接の形態，あるいは当業界で公知の他の形態の支持でもよい。適切なプラスチック材料，ＰＴＦＥ，またはループ２８との接触点を絶縁したステンレス鋼をこのような用途に使用してもよい。
【００３０】
図６において，第１の電流ループ８の一部を形成するループ２８に第１および第２のトランスコア１０，１２が取り付けられている。第３のトランスコア１４は，ループ２８によって支持されていないが，プラスチック，ＰＴＦＥ，または接触点が絶縁されたステンレス鋼など，何れか適切な形態の絶縁支持体によって所定の位置に保持されている。公知の抵抗のワイヤ１７は，図示のように，第２のトランスコア１２と第３のトランスコア１４とを結合して第２の電流ループ１６を形成している。
【００３１】
第１，第２，および第３のトランスコアの巻き数はそれぞれx，y，zであり，x，y，およびzの概算値および範囲は，x=100〜200，y=20，z=100〜200である。使用する巻き数は，コア１０，１２，１４の寸法および磁気特性と，測定対象の電極間抵抗の選択範囲と，所望の電圧出力レベルとに依存する。コアの巻き数が増えるほど，装置２の感度が上がる。ただし，巻き数を増やすと，キャパシタンス，抵抗，およびインダクタンスも増えるので，ローパスフィルタ処理およびコイルの高調波パラメータに影響する。
【００３２】
次に図３，図６〜８，および本願明細書中の表１を参照しながら，本発明の方法および装置のテスト結果を説明する。
【００３３】
図３および図６において，精密周波信号発生器３０が発生した30kHzの正弦波信号が高出力増幅器３２によって増幅され，増幅された信号が第２のトランスコア１２に入る。流体電圧Vfluidおよび第３のトランスコア１４の電圧Vstandardの式１からの電圧比Vratioは式２で表される。
Vratio＝Vfluid／Vstandard          式（２）
【００３４】
この実施形態において，流体セル４は10Lの容積を有し，塩化カリウム（KCl）溶液で満たされていた。KCl塩を所定量加えることによって，このKCl溶液のモル濃度を再現可能な所定の方法で変化させた。各モル濃度の溶液について，VfluidおよびVstandardを測定した。その結果を表１に示す。
【表１】
2007518079.tif 000003
【００３５】
表１は，KCl溶液の推定導電率も示す。この値の誤差は±5mS/cmである。モル濃度に対する電圧比Vratioのグラフを図７に示す。溶液のモル濃度と電圧比との間が非直線関係である理由は，２オームの抵抗を第２の電流ループ１６に追加したためである。これは，補正係数をこの比に適用することによって補正した。補正後の比を表１に右欄に示す。モル濃度に対する補正後の電圧比Vratioのグラフを図８に示す。導電率に対する電圧比Vratioのグラフを図９に示す。導電率に対する補正後の電圧比Vratioのグラフを図１０に示す。
【００３６】
図７および図８は，流体セル４内のKCl溶液のモル濃度と補正後の電圧比との間の単調な，図８ではほぼ直線的な関係を明確に示す。同様に図９および図１０は，流体セル４内の流体のKCl溶液の導電率と補正後の電圧比との間の単調な，図１０ではほぼ直線的な関係を明確に示す。
【００３７】
図７，図８，図９，および図１０もまた，本発明の装置が材料の低導電率の測定に適しており，導電率の極めて微細な違いを区別するためにも使用しうることを証明している。このような機能は，材料の極めて微細な変化の検出を可能にする。このような微小な変化の検出は，材料の特性の変化の指標となるので，食品関連の用途ばかりでなく，他の分野でも利用しうる。
【００３８】
本発明の装置にトランスコア１４を追加することによって，低導電率材料の導電率の測定だけでなく，本装置が第２のトランスコア１２の励磁電圧の変動に対応できるようになるので，測定装置の安定性，ひいては精度の向上につながる。
【００３９】
次に図１１および図１２を参照しながら，極板６および取り付け板２０のさらなる詳細を説明する。電磁モデリングを通じて，本出願人は流体酪農品の導電率の測定には，円形の極板６の中心間の離隔距離は，一般には極板６の直径の約１倍から１０倍の間である必要があり，極板６の直径の約３倍から４倍の間であることが好ましいことを確認している。他の材料の導電率の測定には，極板６の中心間の離隔距離として上記とは異なる距離が特に適しているであろうと想定される。本出願人は，非導電性取り付け板２０の寸法は，その境界が極板６の直径の少なくとも３倍になるようにする必要があることも確認している。したがって，図１１および図１２に示すように，極板の直径が40mmの場合は，その中心間の離隔距離を約4×40mm-20mm=140mmにする必要がある。寸法300×600mmの取り付け板２０は，上記の第２の基準を満たす。
【００４０】
図１３，図１３Ａ，および図１４において，好適な実施形態の極板６は，ネジ杆４０と，ネジ杆４０の一端に溶接されたステンレス鋼製極板６とを有する。好適な寸法の極板６の直径は約40mm，厚さは約2〜3mmである。極板６はプラスチック製取り付け板２０の凹部に置かれ，ゴムワッシャ４２の形態のエラストマシールが極板６の下面と取り付け板２０との間に置かれる。図１４に示すように，第２のワッシャ４４が取り付け板２０のもう一方の側に配置され，ナット４６によって所定位置に固定される。
【００４１】
図１５および図１６において，トロイダルトランスコア１０，１２，１４の好適な取り付け構成においては，それぞれの軸線が相互に直角を成す。これによって，コア間の磁気クロスカップリングが最小化されるので，導電率測定の識別能が低下しない。一実施形態によると，トロイダルトランスコアを相互に直角に取り付ける構成は，４５度の湾曲部４８を２つ有するループ２８によって実現される。このループ２８を通すことによって第１の励磁用トランスコア１０と第２の電流感知用トランスコア１２とは，相互に直角を成す向きになる。第３の基準回路感知用トランスコア１４は，その軸線がトランスコア１０，１２の両方に対して直角になるように，何れか適切な手段によってループ２８の中心部に機械的に取り付けられている。図１５および図１６に示す実施形態においては，トランスコア１４は，非導電性取り付けブロック４９によってループ２８に取り付けられている。この非導電性取り付けブロック４９は，トランスコア１４をループ２８に対して直角に確実に保持するように成形または機械加工されている。このアセンブリをループ２８にしっかり保持するために，単純な非導電性クリップまたはループ，たとえばプラスチック製ラチェットタイなどを使用する。
【００４２】
第２の電流ループ１６は，上記の実施形態で説明したように，トランスコア１２および１４を通る第２のワイヤ１７から形成されている。ループ２８は，ナット５０とワッシャとによってネジ杆４０に取り付けられている。これらのトランスコアの一般的な内径および外径は，それぞれ18mmおよび45mmであるが，別の直径のコアを使用してもよい。このような場合は，コア１０，１２を通し，かつトロイダルコアの内面をこすらないためのシュラウド（図示せず）をループの周囲に巻き付けられるように，ループ２８の厚さを約15mmにする。構造強度を維持するために，ネジ杆４０を収容するループ２８内の孔５２を該ループ２８の中心軸からずらしてもよい。
【００４３】
本出願人は，電圧測定の代替として電流測定を使用できることを認識し，導電率の測定方法としては電流測定の方が優れていることを発見した。図１７〜１９において，第１の電流ループ８および第２の電流ループ１６の両方における電流測定は，単巻きの二次巻線を有する第１および第３のトランスコア１０，１４によって実現される。この構成では，一次巻線を通る電流との電流一致比がほぼ1:1であると同時に，電流ｉの測定に使用する電流計（図示せず）からの直流絶縁が実現される。図示の実施形態においては，第２のトランスコアの巻き数は100であるが，この巻き数は必須ではない。第１および第３のトランスコアの単巻きによって，電流計で測定される電流ｉが最大化される。
【００４４】
図２０〜２３において，本発明の別の用途は，管路内の材料の導電率の測定である。極板６を絶縁取り付け板２０に取り付ける。絶縁取り付け板２０は，管１８の壁１９の一部を占めている。第１のワイヤ９の形態の第１の導電体で形成された第１の電流ループ８によって極板６同士を結合する。この構成によって，「半電流ループ」２２が極板６間に形成されるので，上記の実施形態に関して説明したような非直流導電率の測定が可能になる。取り付け板２０は，極板６を相互に絶縁すると同時に，管壁１９からも絶縁する。図２０〜２３には図示されていないが，測定回路およびトランスコアの構成は，上記のものと同じであり，たとえば図１９に図示のものと同じである。非導電性取り付け板２０が管壁１９の円周を占める割合は，管１８の直径に応じて変わりうる。極板６は，管１８の直径及び／又は形状に応じて，図２０および図２１に示すように円周方向または縦方向に配置される。
【００４５】
一代替実施形態においては，図２３に示すように，取り付け板２０の代わりに，導電性要素６４，６５に隣接して設けられた複数の絶縁板要素６０，６１，および６２が使用される。この実施形態において，導電性要素６４，６５は，直流絶縁された一対のリング６４，６５の形態である。板要素６０，６１，および６２は，管壁１９の円周全体にわたって延在し，リング６４，６５も同様である。「半電流ループ」２２の構成は，第１の導電体について上で説明したようにリング６４，６５を結合する第１のワイヤ９の形態である。
【００４６】
KCl溶液を収容した流体セルにおける導電率の測定に関して本発明を説明してきたが，他の状態の他の材料の導電率の測定にも本発明を適用しうることを理解されるであろう。さらに，低導電率の材料の導電率の測定に関して本発明の装置および方法を説明してきたが，本願明細書に記載の装置および方法は高導電率の材料の導電率の正確な測定にも使用しうる。
【００４７】
本願明細書全体を通じての目的は，本発明を何れか１つの実施形態または特定の特徴群に限定することなく，本発明を説明することであった。当業者は，特定の実施形態を変更したとしても，その変更が本発明の範囲に含まれることを認識されるであろう。たとえば，最適な結果を達成するために，一対の導電性要素６の寸法，形状，領域および離隔距離，および取り付け板２０の寸法，形状および領域を変更しうる。コイルの巻き線の具体的構成，巻き数，および使用する材料のほか，基準とする標準抵抗の値も変更しうる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態による材料の導電率測定のための装置の概略図である；
【図２】本装置の構成要素の物理的構成を示す，図１に示す装置の代替図である；
【図３】図１および図２の装置の第２の実施形態の概略図である；
【図４】取り付け板，固締手段，および半電流ループの平面図である；
【図５】図４の部分拡大図である；
【図６】第１，第２，および第３のトランスコアと，第１の電流ループと，半電流ループとを示す；
【図７】塩化カリウム溶液のモル濃度に対する電圧比の補正前のグラフを示す；
【図８】塩化カリウム溶液のモル濃度に対する電圧比の補正後のグラフを示す；
【図９】塩化カリウム溶液の理論導電率に対する電圧比の補正前のグラフを示す；
【図１０】塩化カリウム溶液の理論導電率に対する電圧比の補正後のグラフを示す；
【図１１】本発明の好適な一実施形態による導電性要素間の離隔距離の詳細を示す；
【図１２】導電性要素の寸法に対する取り付け板の好適な寸法を示す；
【図１３】導電性要素の一実施形態の正面断面図を示す；
【図１３Ａ】図１３の導電性要素の平面図を示す；
【図１４】図１３の導電性要素のさらなる詳細を示す；
【図１５】図１４の取り付け板および導電性要素と，ループの一代替実施形態の平面図である；
【図１６】図１５に示す実施形態の正面図である；
【図１７】図１に示す実施形態の一代替実施形態を示す；
【図１８】図２に示す実施形態の一代替実施形態を示す；
【図１９】図３に示す実施形態の一代替実施形態を示す；
【図２０】管路内の材料の導電率測定のために適用される本発明の一実施形態の斜視図である；
【図２１】図２０に示す実施形態の一代替実施形態である；
【図２２】図２０に示す実施形態の平面図である； および
【図２３】図２０に示す実施形態のさらなる一代替実施形態である。
【図１】
2007518079.tif 000004
【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６】
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【図７】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月21日(2005.3.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
材料の導電率測定装置であって，
前記材料に接触する一対の導電性要素と，
前記導電性要素に結合された第１の導電体であって，第１のトランスコアと第２のトランスコアとを結合して第１の電流ループを形成する第１の導電体と，
前記第２のトランスコアと第３のトランスコアとを結合して第２の電流ループを形成する，公知の抵抗を有する第２の導電体とを備える，材料の導電率測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
発明の要約
一形態において，本発明は，材料の導電率測定のための装置に属する。ただし，この形態は唯一の形態である必要はなく，最も広義での形態である。この装置は，
前記材料に接触する一対の導電性要素と，
前記導電性要素に結合される第１の導電体であって，第１のトランスコアと第２のトランスコアとを結合して第１の電流ループを形成する第１の導電体と，
前記第２のトランスコアと第３のトランスコアとを結合して第２の電流ループを形成する，公知の抵抗の第２の導電体とを備える。
【国際調査報告】
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