(57)【要約】  【課題】  安価にて製造可能でありながら安定して被測定液の導電率の測定を行うことができる導電率計を提供する。  【解決手段】  棒状の電極２，３間における被測定液１３の抵抗値を測定して被測定液１３の導電率を測定する導電率計１０において、一方の電極を測定電極２、他方の電極を基準電極３とすると共に、これらの電極２，３を外部から電気的に遮蔽する絶縁材からなるガード４を設け、このガード４の、基準電極３の近傍でかつ測定電極２から離れた位置Ｃ1 に、被測定液１３の連通穴５およびスリット６を設けた。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の電極間における被測定液の抵抗値を測定して被測定液の導電率を測定する導電率計において、一方の電極を測定電極、他方の電極を基準電極とすると共に、これらの電極を外部から電気的に遮蔽する絶縁材からなるガードを設け、このガードの、基準電極の近傍でかつ測定電極から離れた位置に、被測定液の連通穴を設けたことを特徴とする導電率計。
【請求項２】
ガードが筒形状であり、このガードの遊端部が開放されていることにより前記連通穴が形成され、測定電極の長さを基準電極に比べて短く形成してある請求項１に記載の導電率計。
【請求項３】
ガードの側面に基準電極に沿うようにスリットが形成されることにより前記連通穴が設けられてある請求項１または２に記載の導電率計。
【請求項４】
ガードの基端部の側面に貫通穴が形成されることにより前記連通穴が設けられてある請求項１〜３の何れかに記載の導電率計。
【請求項５】
測定電極の基端部側に絶縁カバーが設けられてある請求項４に記載の導電率計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの電極間における被測定液の抵抗値を測定して被測定液の導電率（または比抵抗）を測定する導電率計に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体の製造工程に用いられる純水の純度をモニターする装置として、その純水の導電率を測定する導電率計がある。図８は導電率計１０の一例の全体的な構成を示す図である。図８において、１１は導電率計本体、１２は電極、１３は被測定液である。すなわち、本体１１はこれに接続される電極１２を取り換えることにより、被測定液１３が有する種々の物理量を測定可能に構成されている。また、図８には本体１１に一つの電極１２が接続される例を示しているが、これに複数の電極が接続されることもある。
【０００３】
図９は、導電率を測定する電極１２Ａの一例を示す図であり、図９（Ａ）は斜視図、図９（Ｂ）は説明図である。本例の電極１２Ａは平行に配置された２本の棒状電極１４，１５からなり、これらの棒状電極１４，１５は例えば白金や白金黒によって形成されている。なお、以下の説明において、電極１２Ａを平行棒型電極という。このように構成された平行棒型電極１２Ａが、図９（Ｂ）に仮想線矢印Ａで示すように、電気的な外乱を受けると、両棒状電極１４，１５は同じように影響を受けると考えられる。そして、両棒状電極１４，１５間に電圧を印加することにより、両矢印Ｂに示すように被測定液１３の導電率に応じた電流が流れることにより、平行棒型電極１２Ａからは平衡信号が出力される。
【０００４】
図１０は、導電率を測定する別の電極１２Ｂの一例を示し、下記特許文献１に示されるものとほゞ同じであり、図１０（Ａ）は斜視図、図１０（Ｂ）は説明図である。また、本例の電極１２Ｂは、棒状の内部電極１６と、この内部電極１６に対して同軸上に配置されたほぼ円筒状の外部電極１７とからなる。なお、以下の説明において電極１２Ｂを同軸型電極という。このように構成された同軸型電極１２Ｂは、図１０（Ｂ）に示すように、電気的な外乱Ａを受けるときに、これが外部電極１７のみに入るので、被測定液１３と検出器の外部電極１７が同電位になる。
【０００５】
すなわち、前記同軸型電極１２Ｂを用いることにより、外部電極１７を基準電極として本体１１（図８参照）の回路コモンに直接接続することにより、外乱Ａの影響を受けることのない導電率の測定を行なうことが可能となる。また、同軸型電極１２Ｂからの信号は非平衡信号となる。
【特許文献１】特開２０００−１６２１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記本体１１の回路コモンに平行棒型電極１２Ａを直接接続すると、両矢印Ｂに示すように、両電極１４，１５間を流れるはずの電流が、その他の部分にも流れたり、大地を通るループ回路などに流れることもあり、この大地ループに流れる電流が大きな測定誤差の要因となることがあった。それゆえに、この大地ループの影響を避けるために、被測定液１３を大地から絶縁したり、本体１１のコモンを大地から絶縁する必要があり、これらは何れも機能的な制約や性能的な制約となっていた。
【０００７】
また、同じ被測定液１３に対して複数の平行棒型電極１２Ａを浸漬させてその導電率などを測定する場合には、複数の電極間でループ回路を形成するなどして干渉が発生することが考えられる。それゆえに、電極間の干渉が発生しないように、平行棒型電極１２Ａと本体１１の回路の間に絶縁回路や平衡不平衡変換器を挿入してループ回路を無くす必要があるが、これらはいずれも本体１１側の製造コストの引き上げの原因となるという問題があった。
【０００８】
一方、特許文献１に示すような同軸型電極１２Ｂは、外部電極１７を本体１１側の回路コモンに直接接続しても、その機能的な制約や性能的な制約が発生することはない。ところが、同軸型電極１２Ｂは単純な平行棒型電極１２Ａに比較してその構造が複雑となるので、それだけ製造コストが引き上げられるという問題があった。
【０００９】
とりわけ、被測定液の成分や、許容できる汚染度によっては、電極１６，１７に白金やガラスカーボンなどの、非常に高価な材料を使用する必要が生じる場合がある。この場合、前記同軸型電極１２Ｂは、棒状電極１４，１５に比べて外部電極１７の表面積が大きくならざるを得ないので、電極１７の製造コストが引き上げられるという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の事柄を考慮に入れて成されたものであって、その目的は、安価にて製造可能でありながら安定して被測定液の導電率の測定を行うことができる導電率計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、棒状の電極間における被測定液の抵抗値を測定して被測定液の導電率を測定する導電率計において、一方の電極を測定電極、他方の電極を基準電極とすると共に、これらの電極を外部から電気的に遮蔽する絶縁材からなるガードを設け、このガードの、基準電極の近傍でかつ測定電極から離れた位置に、被測定液の連通穴を設けたことを特徴としている。（請求項１）
【００１２】
ガードが筒形状であり、このガードの遊端部が開放されていることにより前記連通穴が形成され、測定電極の長さを基準電極に比べて短く形成してあってもよい。（請求項２）
【００１３】
ガードの側面に基準電極に沿うようにスリットが形成されることにより前記連通穴が設けられてあってもよい。（請求項３）
【００１４】
ガードの基端部の側面に貫通穴が形成されることにより前記連通穴が設けられてあってもよい。（請求項４）
【００１５】
測定電極の基端部側に絶縁カバーが設けられてあってもよい。（請求項５）
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の導電率計は、基準電極の近傍に被測定液の連通穴を設けたことにより、基準電極を被測定液に積極的に接触させているので、この基準電極を従来の同軸型電極の外部電極のように扱って、基準電極の電位を被測定液の電位と同電位と考えることができる。一方、測定電極は外部から電気的に遮蔽する絶縁材からなるガード内の、連通穴から離れた位置に配置されているので、これを同軸型電極の内部電極のように扱うことが可能となる。
【００１７】
すなわち、本発明では、極めて簡単な構成の棒状電極を用いて製造コストを可及的に引下げながら、同軸型電極に匹敵する安定性をもたせることができるので、これを不平衡型のセンサとして導電率の測定を行なうことができる。そして、不平衡型のセンサを有する本発明の導電率計は基準電極を導電率計の本体側のコモンに接続して使用することができるので、導電率計の本体側に絶縁回路や平衡不平衡変換器のような回路を設ける必要がなくなり導電率計の回路構成を簡略化することができるだけでなく、複数の電極を同じ被測定液に入れた状態で測定を行っても互いに干渉することがない。
【００１８】
また、本発明では基準電極を導電率計の本体側の回路コモンに接続することが可能であり、この電位は被測定液の電位と同じであると考えることができる。したがって、導電率計を構成する電子回路のコモンをコンデンサなどによって接地することも可能であり、導電率計の本体側の電子回路に外部ノイズが入ることを防止して、その動作を安定させることが可能となる。
【００１９】
ガードが筒形状であり、このガードの遊端部が開放されていることにより前記連通穴が形成され、測定電極の長さを基準電極に比べて短く形成してある場合（請求項２）には、ガードの遊端部に設けた連通穴を用いてガード内の被測定液を入れ換えることが可能であると共に、棒状電極の長さを変えるだけの極めて簡単な構成でありながら、測定電極を基準電極に比べて連通穴から離れて位置させることができるので、測定電極が外部からのノイズの影響を容易に受けることがない。
【００２０】
ガードの側面に基準電極に沿うようにスリットが形成されることにより前記連通穴が設けられてある場合（請求項３）には、基準電極と被測定液との接触を密に保ち、ガード内の被測定液の交換をより速やかに行なうことができる。
【００２１】
ガードの基端部の側面に貫通穴が形成されることにより前記連通穴が設けられてある場合（請求項４）には、基準電極と被測定液との接触を保ち、ガード内の被測定液の交換を速やかに行なうことができる。また、連通穴を容易に形成することができる。
【００２２】
測定電極の基端部側に絶縁カバーが設けられてある場合（請求項５）には、ガードの基端部に形成した連通穴を介して測定電極に外乱が入ることを防止できるので、測定値が安定し、より正確な導電率の測定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の第１実施例である導電率計における電極部分の構成を示す図であり、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は平面図である。なお、以下の各実施例の説明に対応する各電極は、例えば図８を用いて説明した導電率計１０の本体１１などに接続され、被測定液１３に浸漬されてその導電率を測定するものである。また、以下の各実施例において、一方の電極を測定電極とし、他方の電極を基準電極として本体１１側のコモンに接続しており、これらの電極によって不平衡型のセンサを構成する。
【００２４】
図１において、１は基体、２，３は基体１に設けられて平行に配置された例えばガラスカーボンからなる棒状電極であり、一方の棒状電極２は測定電極（以下、一方の棒状電極を測定電極２ということもある）、他方の棒状電極３は基準電極（以下、一方の棒状電極を基準電極３ということもある）である。４はこれらの棒状電極２，３を矢印Ａに示される外部ノイズ（外乱）から電気的に遮蔽する合成樹脂から成る絶縁体の筒状のガードであり、このガード４はその基端部４ａが基体１に取り付けられる。また、本例ではガード４の遊端部４ａが開放されていることにより、ガード４に被測定液１３の連通穴５が形成され、側面には基準電極３に沿うようにスリット６（連通穴）が形成されている。
【００２５】
加えて、前記測定電極２は基準電極３に比べて例えば１０ｍｍ以上短く形成されており、これによって連通穴５は測定電極２の近傍でかつ基準電極３からできるだけ離れた位置に形成された状態となる。つまり、ガード４内における棒状電極２，３と被測定液１３との電気的な接触は、両棒状電極２，３に生じるが、連通穴５を介するガード４外の被測定液１３との電気的な接触は、主に連通穴５の近傍に配置された基準電極３に生じ、連通穴５からできるだけ離れた位置に形成される測定電極２にはできるだけ生じないように構成している。したがって、ガード４の外部の被測定液１３に生じた外乱Ａ1 が、連通穴５を介して測定電極２に悪影響を与えることを抑制できるように構成している。
【００２６】
前記測定電極２と基準電極３の長さの差を大きくすればするほど測定電極２と外部の被測定液１３との電気的な接触を少なくすることが可能であるが、測定電極２の長さは両電極２，３間に両矢印Ｂに示す電流が流れて、被測定液１３の導電率を精度良く測定可能である程度に長くする必要がある。
【００２７】
前記ガード４は例えばフッ素樹脂などの耐腐蝕性に優れると共に十分な絶縁性を有する合成樹脂からなり、このガード４は、図１（Ｂ）に示す略Ｃ字状の断面形状において電極２，３を保護すると共に、両電極２，３の周囲を取り巻く被測定液１３の状態を一定にできる程度の機械的強度をもつ肉厚を有している。また、前記スリット６は、電極２，３を結ぶ直線Ｌとガード４との２つの交点Ｃ1 ，Ｃ2 のうち、基準電極３に近い方の交点Ｃ1 の位置に形成されることにより、スリット６が測定電極２の位置から最も遠い所に形成される。つまり、連通穴６が基準電極３の近傍でかつ測定電極２からできるだけ離れた位置に形成される。
【００２８】
上記構成の導電率計の電極２，３を被測定液１３に浸漬すると、被測定液１３は連通穴５を介して容易にガード４内に浸入し、ガード４内の大気はスリット６を介して速やかに外部に押し出される。つまり、電極２，３を被測定液１３内に浸漬するだけでガード４内を容易に被測定液１３で満たすことができる。次いで、両電極２，３間に交流電圧を印加することにより、前記両矢印Ｂに示す方向に電流が流れて、被測定液１３の導電率が測定される。
【００２９】
なお、前記構成のガード４を設けているので、両電極２，３間を流れる電流はガード４の外側部分に流れることがなく、大地ループなどを形成することがないので、測定値が安定する。また、スリット６は基準電極３の近傍に設けられているので、基準電極３が積極的に被測定液１３に接触でき、基準電極３は被測定液１３とほぼ同電位となる。さらに、スリット６を介して外部から矢印Ａ2 に示すような外乱が入ることがあったとしても、これは専ら基準電極３に入るので、この外乱Ａ2 が測定値に悪影響を及ぼすことが全くない。
【００３０】
本例では、前記ガード４の基端部４ａから遊端部４ｂに至る側面のほぼ全体にスリット６を形成しているので、被測定液１３がガード４内に容易に侵入でき、かつ、容易に置換できるように構成しているが、本発明はこの点に限定されるものではない。すなわち、ガード４の遊端部４ｂに連通穴５を形成する場合には、スリット６はガード４の基端部４ａに部分的に形成してもよい。なお、スリット６は少なくともガード４の基端部４ａに形成することが望ましく、これによって、電極２，３を被測定液１３に漬けるときにガード４内の空気抜きを確実に行なうことができる。
【００３１】
図２は本発明の第２実施例の構成を示す図である。図２において、図１と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図２において、７は、ガード４の基端部４ａにおいて、基準電極３の近傍に開設した貫通穴によって形成される連通穴、８は測定電極２の基端部側に形成されたフッ素樹脂などからなる絶縁カバーである。また、連通穴７は、図２（Ｂ）に示すように、交点Ｃ1 の位置に設けられることにより、基準電極３の近傍であると共に、測定電極２の位置から最も遠い所に形成される。つまり、連通穴７は、測定電極２からできるだけ離れた位置に形成される。
【００３３】
前記連通穴７はガード４によって形成される電極２，３の収容空間の基端に連通するように形成されることが好ましい。すなわち、この位置に連通穴７を形成することにより、前記電極２，３を被測定液１３に浸漬させたときに連通穴５から浸入した被測定液１３がガード４によって形成される電極２，３の収容空間の全体に容易に満たされる。
【００３４】
前記絶縁カバー８は測定電極２の基端部から例えば１０ｍｍ程度の部分が被測定液１３に接触しないようにするためのものであり、これによって連通穴７の位置を測定電極２の接液部分からできるだけ離れた位置とすることができる。なお、本例では測定電極２の基端部に絶縁カバー８を設けているので、前記連通穴７の長さ方向の位置が図２（Ａ）に示すガード４の基端に形成されていれば、その周方向の位置（図２（Ｂ）参照）は交点Ｃ1 の位置に限られるものではない。
【００３５】
つまり、連通穴７は例えばガード４の基端に位置する部分に周方向に等間隔に複数箇所（例えば、前記直線Ｌに直交する直線Ｌ’とガード４との交点Ｃ3 ，Ｃ4 を含む各位置Ｃ1 〜Ｃ4 に４箇所）形成されていても、これらの連通穴７に近い部分が絶縁カバー８によって覆っているので、測定電極２（絶縁カバー８によって覆われていない測定電極２の接液部分）を連通穴７から離れて位置させることができる。この場合、絶縁カバー８を設ける幅は前記１０ｍｍ程度以上であることが望ましい。
【００３６】
図３は本発明の第３実施例の構成を示す図である。図３において、図１，２と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
図３において、４’はほぼ円柱状の例えばフッ素樹脂からなるガードであり、このガード４’にはその側面に基準電極３に沿うと共に測定電極２を収容できる程度のスリット６’が形成される。５’はスリット６’の形成に伴ってガード４’の遊端部４ｂに形成された連通穴である。
【００３８】
本例のように構成することにより、ガード４’の強度を十分に保つことができると共に、ガード４’内における測定電極２と基準電極３の間の被測定液１３に対する電流の流れＢを限定し、これを常に一定に保つことができるので測定値がさらに安定する。
【００３９】
図４は本発明の第４実施例の構成を示す図である。図４において、図１〜３と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。
【００４０】
図４におけるガード４には、その遊端部４ｂにこれを封止する蓋部４ｃが形成されている。また、ガード４の基端部４ａおよび遊端部４ｂにおいて、その側面に基準電極３の近傍の位置（交点Ｃ1 の位置）に貫通穴を形成し、これを被測定液１３の連通穴９ａ，９ｂとしている。連通穴９ａ，９ｂは少なくともガード４によって外部と遮断される空間の基端部４ａ側の端部および遊端部４ｂ側の端部に形成されることが望ましい。つまり、少なくともガード４の両端に２つの連通穴９ａ，９ｂを形成することにより、ガード４内への被測定液１３の導入や交換を容易に行えるように構成できる。
【００４１】
また、本例のようにガード４の遊端部４ｂにこれを封止する蓋部４ｃが形成されている場合には、測定電極２の長さを基準電極３の長さと同じにすることが可能である。これによって、ガード４内に入り込む被測定液１３に対する電極２，３の電気的な接触を良好にすることができる。
【００４２】
図５は本発明の第５実施例の構成を示す図である。図５において、図１〜４と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
図５における基準電極３はガード４の遊端部４ｂに形成した連通穴５に面するように屈曲してなる屈曲部３ａを形成し、連通穴５からガード４内に入り込む電気的な外乱Ａ1 をこの屈曲部３ａによって受け止めて、測定電極２を外乱Ａ1 から保護するように構成している。つまり、この屈曲部３ａの形成によって連通穴５は基準電極３の近傍でかつ測定電極２からできるだけ離れた位置に配置される。
【００４４】
図６は本発明の第６実施例の構成を示す図である。図６において、図１〜５と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
本例の基準電極３は測定電極２の両側部に配置された２本の棒状電極３Ａ，３Ｂによって構成されている。なお、２本の棒状電極３Ａ，３Ｂは電気的に接続されているので、これらを１つの基準電極３ということができる。したがって、以下の説明では、基準電極３Ａ，３Ｂということもある。また、ガード４にはこれらの棒状電極３Ａ，３Ｂにそれぞれ対応して基準電極３Ａ，３Ｂに沿うようにしてスリット６Ａ，６Ｂ（連通穴）が形成されている。本例のように構成することにより、ガード４には図６（Ｂ）に示すように基準電極３Ａ，３Ｂと測定電極２を結ぶ直線Ｌとガード４との２つの交点Ｃ1 ，Ｃ2 の両方に対応する対向位置にスリット６Ａ，６Ｂを形成できるので、ガード４内の被測定液１３の入替えが容易に行われるという利点がある。
【００４６】
なお、本例ではガード４の遊端部４ｂを開放して連通穴５を形成しているので、測定電極２の長さを基準電極３の長さに比べて１０ｍｍ程度短く形成しているが、このガード４の遊端部４ｂを図４に示すように封止する場合には、測定電極２の長さを基準電極３の長さと同じにすることも可能である。
【００４７】
図７は本発明の第７実施例の構成を示す図である。図７において、図６と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。つまり、図７に示す第７実施例は図６に示す第６実施例の変形例である。
【００４８】
本例の基準電極３Ａ，３Ｂは屈曲部３ｂを介して連結されており、この基準電極２の全体的な形状は逆Ｕ字状であり、測定電極２を取り囲むように配置される。本例のように構成することにより、連通穴５からガード４内に入り込む電気的な外乱Ａ1 をこの屈曲部３ｂによって受け止めて、測定電極２を外乱Ａ1 から保護するように構成している。つまり、この屈曲部３ｂの形成によって連通穴５は基準電極３の近傍でかつ測定電極２からできるだけ離れた位置に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の導電率計の第１実施例を示す図である。
【図２】第２実施例の構成を示す図である。
【図３】第３実施例の構成を示す図である。
【図４】第４実施例の構成を示す図である。
【図５】第５実施例の構成を示す図である。
【図６】第６実施例の構成を示す図である。
【図７】第７実施例の構成を示す図である。
【図８】導電率計の例を示す図である。
【図９】従来の平衡型の電極の例を示す図である。
【図１０】従来の不平衡型の電極の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
２    測定電極
３，３Ａ，３Ｂ  基準電極
４，４’  ガード
４ａ  基端部
４ｂ  遊端部
５，５’  連通穴
６，６’，６Ａ，６Ｂ  スリット（連通穴）
７    貫通穴（連通穴）
８    絶縁カバー
９ａ，９ｂ  貫通穴（連通穴）
１０  導電率計
１３  被測定液
【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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