(57)【要約】【課題】電位を安定して測定することができるまでの時間が長くなるのを抑制しながら、保管時の管理を容易に行うことが可能な電位測定用電極装置を提供する。【解決手段】この電位測定用電極装置１は、塩化銀を含む電極１２と、電極１２を覆うとともに、外部の水を通すための開口１１１および１１２を有する筐体１１と、筐体１１内部に配置され、水に溶解して筐体内に塩化物イオンを供給する固体の塩化物１３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化銀を含む電極と、
前記電極を覆うとともに、外部の水を通すための開口を有する筐体と、
前記筐体内部に配置され、水に溶解して前記筐体内に塩化物イオンを供給する固体の塩化物とを備える、電位測定用電極装置。
【請求項２】
前記固体の塩化物は、水に溶解して前記筐体内において飽和する量以上設けられている、請求項１に記載の電位測定用電極装置。
【請求項３】
前記固体の塩化物を保持するとともに、少なくとも水および塩化物イオンを通す保持部をさらに備え、
前記固体の塩化物は、粒子形状を有しており、
前記保持部は、粒子形状の前記固体の塩化物を保持した状態で、前記筐体の内壁に固定されている、請求項１または２に記載の電位測定用電極装置。
【請求項４】
前記保持部は、袋状の不織布を含み、
前記固体の塩化物は、前記袋状の不織布内に配置されて保持されている、請求項３に記載の電位測定用電極装置。
【請求項５】
前記筐体の前記開口は、前記筐体内の空間の一方端側に配置された第１開口と、前記筐体内の空間の他方端側に配置された第２開口とを有し、
前記固体の塩化物は、前記第１開口近傍に配置されており、
前記電極は、前記第２開口近傍に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電位測定用電極装置。
【請求項６】
前記第１開口および前記第２開口は、前記電位測定用電極装置の保管時に、遮光性の部材により覆われている、請求項５に記載の電位測定用電極装置。
【請求項７】
前記固体の塩化物は、塩化カリウム、塩化ナトリウムおよび塩化カルシウムのうち少なくとも１つを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電位測定用電極装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電位測定用電極装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電位測定用電極装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、電極と、電極を覆うとともに、外部の水を通すための開口を有する筐体とを備える電位測定用電極装置が開示されている。また、上記特許文献１の電位測定用電極装置は、電極として銀−塩化銀電極を用いていると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０１９８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、電極として銀−塩化銀電極を用いる場合は、安定して電位を測定するために、難溶性の塩化銀が水中に溶解して、ＡｇＣｌ⇔Ａｇ+＋Ｃｌ-という平衡状態に達した状態で電位を測定する必要がある。この塩化銀の溶解が平衡状態に達するまでには時間がかかるため、予め、電極を飽和の電解液（たとえば、ＫＣｌ溶液）に浸しておくことにより上記平衡状態にしておくのが一般的である。つまり、従来の電位測定用電極装置では、開口を有する筐体の内部を電解液で満たしておく必要がある。この場合、電位測定用電極装置の保管時（使用前）は、電解液が漏れないように管理する必要があった。このため、保管時の管理を容易に行うことが可能な電位測定用電極装置が望まれていた。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電位を安定して測定することができるまでの時間が長くなるのを抑制しながら、保管時の管理を容易に行うことが可能な電位測定用電極装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における電位測定用電極装置は、塩化銀を含む電極と、電極を覆うとともに、外部の水を通すための開口を有する筐体と、筐体内部に配置され、水に溶解して筐体内に塩化物イオンを供給する固体の塩化物とを備える。
【０００８】
この発明の一の局面による電位測定用電極装置では、上記のように、水に溶解して筐体内に塩化物イオンを供給する固体の塩化物を筐体内部に設けることによって、電位を測定するために電位測定用電極装置を水中に設置した場合に、筐体の開口から水が入り、塩化物が溶解して塩化物イオンが筐体内に供給される。これにより、塩化銀を含む電極周辺に塩化物イオンが供給されるので、塩化物イオンが供給されない場合に比べて、塩化銀の溶解量が少ない状態で、塩化銀の溶解を平衡状態にすることができる。これにより、平衡状態に達するまでの時間が長くなるのを抑制することができるので、電位を安定して測定することができるまでの時間が長くなるのを抑制することができる。また、固体の塩化物を筐体内部に設けることによって、筐体内部を電解液で満たす必要がないので、保管時（使用前）の電位測定用電極装置の管理を容易に行うことができる。これらの結果、電位を安定して測定することができるまでの時間が長くなるのを抑制しながら、電位測定用電極装置の保管時の管理を容易に行うことができる。
【０００９】
上記一の局面による電位測定用電極装置において、好ましくは、固体の塩化物は、水に溶解して筐体内において飽和する量以上設けられている。このように構成すれば、電位測定用電極装置を水に入れた場合に、塩化銀を含む電極周辺の塩化物イオンの量を容易に多くすることができるので、平衡状態に達するまでの時間が長くなるのを容易に抑制することができる。たとえば、海水中において電位を測定する場合、海水のＮａＣｌの濃度を３．５重量％、海水の温度を２５℃とすると、塩化物イオンのモル濃度は、約０．６２ｍｏｌ／Ｌとなる。また、２５℃におけるＮａＣｌの飽和溶液は、２６．４重量％であり、塩化物イオンのモル濃度は、約５．５ｍｏｌ／Ｌである。また、２５℃における、ＡｇＣｌの溶解度積Ｋｓｐ＝［Ａｇ+］［Ｃｌ-］は、１．７×１０-10ｍｏｌ2／Ｌ2である。つまり、塩化物イオンのモル濃度が約０．６２ｍｏｌ／Ｌである海水中では、Ａｇ+は、約２．７×１０-10ｍｏｌ／Ｌになるまで溶解する。一方、塩化物イオンのモル濃度が約５．５ｍｏｌ／ＬであるＮａＣｌの飽和溶液中では、Ａｇ+は、約３．１×１０-11ｍｏｌ／Ｌになるまで溶解する。したがって、ＮａＣｌの飽和溶液中では、海水中に比べてＡｇ+の溶解（溶出）量が約１／９で溶解の平衡に達する。
【００１０】
上記一の局面による電位測定用電極装置において、好ましくは、固体の塩化物を保持するとともに、少なくとも水および塩化物イオンを通す保持部をさらに備え、固体の塩化物は、粒子形状を有しており、保持部は、粒子形状の固体の塩化物を保持した状態で、筐体の内壁に固定されている。このように構成すれば、保持部により塩化物が保持されるので、電位測定用電極装置の保管中に塩化物が電極に接触するのを防止することができる。また、保持部が筐体の内壁に固定されているので、電位の測定中に保持部が電極に接触するのを防止することができる。また、固体の塩化物を粒子状にすることにより、水中に入れた場合に、固体の塩化物を迅速に溶解させることができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、保持部は、袋状の不織布を含み、固体の塩化物は、袋状の不織布内に配置されて保持されている。このように構成すれば、固体の塩化物を容易に筐体内に保持することができる。
【００１２】
上記一の局面による電位測定用電極装置において、好ましくは、筐体の開口は、筐体内の空間の一方端側に配置された第１開口と、筐体内の空間の他方端側に配置された第２開口とを有し、固体の塩化物は、第１開口近傍に配置されており、電極は、第２開口近傍に配置されている。このように構成すれば、電位測定用電極装置を水に入れた場合に、第１開口または第２開口から空気が抜けるので、第１開口または第２開口から容易に筐体内に水を入れることができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、第１開口および第２開口は、電位測定用電極装置の保管時に、遮光性の部材により覆われている。このように構成すれば、電位測定用電極装置の保管時に電極の塩化銀が感光するのを防止することができる。
【００１４】
上記一の局面による電位測定用電極装置において、好ましくは、固体の塩化物は、塩化カリウム、塩化ナトリウムおよび塩化カルシウムのうち少なくとも１つを含む。このように構成すれば、電位測定用電極装置を水に入れた場合に、固体の塩化物を速やかに溶解させることができるので、平衡状態に達するまでの時間が長くなるのを容易に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記のように、電位を安定して測定することができるまでの時間が長くなるのを抑制しながら、保管時の管理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による電位測定用電極装置を備える電位差測定システムの概略を示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による電位測定用電極装置を示した断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電位測定用電極装置を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本実施形態による電位測定用電極装置１は、図1に示すように、水中（海中）において微小電位を測定する電位差測定システム１００に用いられる。電位差測定システム１００は、一対の電位測定用電極装置１と、コンピュータ２と、アンプ３とを備えている。アンプ３は、一対の電位測定用電極装置１に対して１台設けられている。電位差測定システム１００は、一対の電位測定用電極装置１の電位差を測定し、アンプ３により増幅して、コンピュータ２により観測するように構成されている。
【００１９】
一対の電位測定用電極装置１は、互いに同様の構成を有している。電位測定用電極装置１は、使用前は、水中（海中）から出した状態で保管されている。つまり、電位測定用電極装置１は、使用時に水中（海中）に入れられて、微小電位を測定するように構成されている。電位測定用電極装置１は、図２に示すように、筐体１１と、電極１２と、固体の塩化物１３とを備えている。
【００２０】
筐体１１には、開口１１１および１１２とが形成されている。また、筐体１１内には、空間１１３が形成されている。筐体１１は、電極１２を覆うように構成されている。言い換えると、筐体１１内の空間１１３に電極１２が配置されている。また、筐体１１は、図３に示すように、円筒形状に形成されている。また、円筒形状の筐体１１の一方側の底面には、開口１１２が１つ形成されている。円筒形状の筐体１１の他方側の側面には、開口１１１が４つ形成されている。４つの開口１１１は、筐体１１の周方向に等間隔（９０度ずつの間隔）で配置されている。また、図２に示すように、開口１１２は、筐体１１内の空間１１３の一方端側に配置されている。開口１１１は、筐体１１内の空間１１３の他方端側に配置されている。なお、開口１１１は、本発明の「第２開口」の一例であり、開口１１２は、本発明の「第１開口」の一例である。
【００２１】
筐体１１の開口１１１および１１２には、それぞれ、水を通すフィルター１１１ａおよび１１２ａが設けられている。フィルター１１１ａおよび１１２ａは、たとえば、不織布を含む。これにより、電位測定用電極装置１を水中に設置した場合に、不純物が筐体１１内に入るのを抑制することができるので、電位を安定して測定することが可能である。
【００２２】
筐体１１の開口１１１および１１２は、フィルター１１１ａおよび１１２ａを介して外部の水（海水）を通すように構成されている。これにより、電位測定用電極装置１の使用時に外部の水（海水）が、電極１２と連通し、水中（海中）の電位を測定することが可能となる。また、開口１１１および１１２は、外部の水が筐体１１内に入る際に、筐体１１内の空気が抜けるように構成されている。
【００２３】
また、筐体１１の開口１１１および１１２は、保管時（使用前）には、それぞれ、遮光シール１１１ｂおよび１１２ｂが貼られて覆われている。つまり、電位測定用電極装置１は、使用時に遮光シール１１１ｂおよび１１２ｂが剥がされて、水中（海中）に入れられる。なお、遮光シール１１１ｂおよび１１２ｂは、本発明の「遮光性の部材」の一例である。
【００２４】
電極１２は、銀（Ａｇ）および塩化銀（ＡｇＣｌ）を含む銀−塩化銀電極により構成されている。電極１２は、図１および図２に示すように、配線１ａに接続されている。配線１ａは、図１に示すように、アンプ３を介してコンピュータ２に接続されている。また、電極１２は、図２に示すように、筐体１１の開口１１１が形成されている側に配置されている。また、電極１２は、円柱形状を有し、筐体１１の長手方向に延びるように配置されている。
【００２５】
ここで、本実施形態では、図２に示すように、固体の塩化物１３は、筐体１１内部に配置され、水に溶解して筐体１１内に塩化物イオン（Ｃｌ-）を供給するように構成されている。つまり、固体の塩化物１３は、電位測定（使用）時に電位測定用電極装置１が水中（海中）に入れられた場合に、開口１１１および１１２から入ってくる水（海水）により溶解するように構成されている。また、塩化物１３は、水に溶解して（電離して）塩化物イオンを筐体１１内に供給する塩化物（ 塩素がそれより陽性な元素または原子団と形成する化合物）により構成されている。たとえば、塩化物１３は、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）の少なくとも１つを含む。
【００２６】
また、固体の塩化物１３は、水に溶解して筐体１１内において飽和する量以上設けられている。たとえば、固体の塩化物１３は、水に溶解して筐体１１内において飽和する量の１．２倍の量が筐体１１内に設けられている。この場合、温度Ｔにおける塩化物１３の溶解度（１００ｇの水に溶ける塩化物の量）Ｓ（ｇ）と、筐体１１の内部の空間１１３の容積Ｖ（ｍＬ）と、温度Ｔにおける水の密度ρ（ｇ／ｍＬ）とを用いると、筐体１１内に設けられた塩化物１３の質量ｍ（ｇ）は、式（１）のように表される。
【数１】
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【００２７】
また、本実施形態では、固体の塩化物１３は、粒子形状を有している。また、固体の塩化物１３は、少なくとも水および塩化物イオンを通す保持部１３１により保持されている。また、固体の塩化物１３は、筐体１１の開口１１２が形成されている側に配置されている。また、保持部１３１は、袋状の不織布を含む。また、固体の塩化物１３は、袋状の不織布を含む保持部１３１内に配置された状態で保持されている。また、保持部１３１は、粒子形状の固体の塩化物１３を保持した状態で、筐体１１の内壁に固定されている。つまり、袋状の保持部１３１は、円筒形状の筐体１１の内壁に沿って接着層１３２を介して接着されている。なお、固体の塩化物１３の粒径は、溶解のしやすさを考慮して小さい方が好ましい。ただし、保持部１３１の不織布の隙間から出ない大きさが好ましい。
【００２８】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００２９】
本実施形態では、上記のように、水に溶解して筐体１１内に塩化物イオンを供給する固体の塩化物１３を筐体１１内部に設けることによって、電位を測定するために電位測定用電極装置１を水中（海中）に設置した場合に、筐体１１の開口１１１および１１２から水が入り、塩化物１３が溶解して塩化物イオンが筐体１１内に供給される。これにより、塩化銀を含む電極１２周辺に塩化物イオンが供給されるので、塩化物イオンが供給されない場合に比べて、塩化銀の溶解量が少ない状態で、塩化銀の溶解を平衡状態にすることができる。これにより、平衡状態に達するまでの時間が長くなるのを抑制することができるので、電位を安定して測定することができるまでの時間が長くなるのを抑制することができる。また、固体の塩化物１３を筐体１１内部に設けることによって、筐体１１内部を電解液で満たす必要がないので、保管時（使用前）の電位測定用電極装置１の管理を容易に行うことができる。これらの結果、電位を安定して測定することができるまでの時間が長くなるのを抑制しながら、電位測定用電極装置１の保管時の管理を容易に行うことができる。
【００３０】
ここで、塩化銀の電極電位ＥAgClは、ネルンストの式（式（２））により表される。
【数２】
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なお、式（２）において、Ｅ0AgClは、ＡｇＣｌの標準電極電位を表し、Ｒは、気体定位数を表す。また、Ｔは、絶対温度を表し、ａCl-は、Ｃｌ-の活量を表し、Ｆは、ファラデー定数を表す。ネルンストの式より、ＡｇＣｌの溶解がＡｇＣｌ⇔Ａｇ+＋Ｃｌ-という平衡状態に達するまでは、ａCl-の値が変化するため、塩化銀の電極電位ＥAgClが安定しないことが分かる。本実施形態では、上記のように、ＡｇＣｌの溶解が平衡状態に達するまでの時間を短縮することができるので、塩化銀の電極電位ＥAgClが安定するまでの時間が長くなるのを抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、上記のように、固体の塩化物１３を、水に溶解して筐体１１内において飽和する量以上設けている。これにより、電位測定用電極装置１を水（海）に入れた場合に、塩化銀を含む電極１２周辺の塩化物イオンの量を容易に多くすることができるので、平衡状態に達するまでの時間が長くなるのを容易に抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、上記のように、固体の塩化物１３を保持するとともに、少なくとも水および塩化物イオンを通す保持部１３１を設け、保持部１３１を、粒子形状の固体の塩化物１３を保持した状態で、筐体１１の内壁に固定する。これにより、保持部１３１により塩化物１３が保持されるので、電位測定用電極装置１の保管中に塩化物１３が電極１２に接触するのを防止することができる。また、保持部１３１が筐体１１の内壁に固定されているので、電位の測定中に保持部１３１が電極１２に接触するのを防止することができる。また、固体の塩化物１３を粒子状にすることにより、水中に入れた場合に、固体の塩化物１３を迅速に溶解させることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、上記のように、固体の塩化物１３を、袋状の不織布を含む保持部１３１内に配置して保持する。これにより、固体の塩化物１３を容易に筐体１１内に保持することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、上記のように、固体の塩化物１３を、筐体１１内の空間１１３の一方端側に配置された開口１１２近傍に配置し、電極１２を、筐体１１内の空間１１３の他方端側に配置された開口１１１近傍に配置する。これにより、電位測定用電極装置１を水に入れた場合に、開口１１１または１１２から空気が抜けるので、開口１１１または１１２から容易に筐体１１内に水を入れることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、上記のように、開口１１１および１１２を、電位測定用電極装置１の保管時に、それぞれ、遮光シール１１１ｂおよび１１２ｂにより覆っている。これにより、電位測定用電極装置１の保管時に電極１２の塩化銀が感光するのを防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、上記のように、固体の塩化物１３は、塩化カリウム、塩化ナトリウムおよび塩化カルシウムのうち少なくとも１つを含む。これにより、電位測定用電極装置１を水に入れた場合に、固体の塩化物１３を速やかに溶解させることができるので、平衡状態に達するまでの時間が長くなるのを容易に抑制することができる。
【００３７】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００３８】
たとえば、上記実施形態では、塩化物が塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウムのうち少なくとも１つを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、塩化物が塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム以外の塩化物を含んでいてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、電位測定用電極装置を海中の電位を測定するために用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電位測定用電極装置を海中以外の水中で用いてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、固体の塩化物が水に溶解して筐体内において飽和する量以上設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電位を測定する水よりも塩化物イオンが濃くなる量の固体の塩化物が設けられていてもよい。たとえば、固体の塩化物が水中（海水中）に溶解して筐体内において飽和する量よりも少ない量だけ設けられていてもよい。また、電位を測定する水中（海水中）に既に溶けている塩化物と合わせて筐体内において飽和する量だけ塩化物が設けられていてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、固体の塩化物が、水に溶解して筐体内において飽和する量の１．２倍の量が筐体内に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、固体の塩化物が、水に溶解して筐体内において飽和する量の１．２倍以外の量が筐体内に設けられていてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、電位測定用電極装置の保管時に、筐体の開口を遮光シールにより覆う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、電位測定用電極装置を遮光性を有する箱内に保管してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、袋状の不織布を含む保持部内に固体の塩化物を配置して保持する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、固体の塩化物を筐体の内壁に塗布して設けてもよいし、固体の塩化物を多孔質を有する保持部の隙間に保持させてもよい。また、オブラートのような水溶性の膜により固体の塩化物を包んで保持してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  電位測定用電極装置
１１  筐体
１２  電極
１３  塩化物
１１１  開口（第２開口）
１１１ｂ  遮光シール（遮光性の部材）
１１２  開口（第２開口）
１１２ｂ  遮光シール（遮光性の部材）
１３１  保持部（袋状の不織布）
【図１】
2016017789.tif 000005
【図２】
2016017789.tif 000006
【図３】
2016017789.tif 000007