(57)【要約】【課題】ノイズが生じるのを抑制して、液中の電位をより精度よく測定することが可能な液中電位測定用電極装置を提供する。【解決手段】この液中電位測定用電極装置１は、筐体１１と、筐体１１の内部に配置され、液中の電位を測定する測定用電極１２と、筐体１１に筐体１１の内部と筐体１１の外部とを仕切るように設けられ、筐体１１の内部と筐体１１の外部との間において、液体を透過させないとともに、電気的に導通する導電性部材１４とを備える。【選択図】図２
2017122601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内部に配置され、液中の電位を測定する測定用電極と、
前記筐体に前記筐体の内部と前記筐体の外部とを仕切るように設けられ、前記筐体の内部と前記筐体の外部との間において、液体を透過させないとともに、電気的に導通する導電性部材とを備える、液中電位測定用電極装置。
【請求項２】
前記導電性部材は、非金属からなる導電性物質を含有している、請求項１に記載の液中電位測定用電極装置。
【請求項３】
前記導電性部材は、前記非金属からなる導電性物質と樹脂との導電性複合樹脂材料により形成されている、請求項２に記載の液中電位測定用電極装置。
【請求項４】
前記導電性部材は、前記筐体とは別体に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液中電位測定用電極装置。
【請求項５】
前記測定用電極は、塩化銀を含み、
前記筐体の内部は、塩化物イオンを含む溶液により満たされた状態で密閉されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液中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、液中電位測定用電極装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液中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、液中の電位を測定するための電極と、電極を覆うとともに外部と連通する開口を有するケース本体と、ケース本体の開口を覆うよう設けられたフィルタとを備える液中微小電位測定用電極装置（液中電位測定用電極装置）が開示されている。上記特許文献１の液中微小電位測定用電極装置では、フィルタは、液体を透過させることにより、液体を内部の電極に導くように構成されている。
【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】
上記特許文献１の液中微小電位測定用電極装置（液中電位測定用電極装置）では、フィルタは、液体を透過させるように構成されているため、液中微小電位測定用電極装置の外部の水流がフィルタを介して、少ない水流になりながらも電極の表面に到達すると考えられる。このため、上記特許文献１の液中微小電位測定用電極装置では、電極の表面（測定用電極）に水流が到達することに起因して、ノイズが生じる場合がある。そこで、従来では、ノイズが生じるのを抑制して、液中の電位をより精度よく測定することが可能な液中電位測定用電極装置が望まれている。
【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、ノイズが生じるのを抑制して、液中の電位をより精度よく測定することが可能な液中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液中電位測定用電極装置は、筐体と、筐体の内部に配置され、液中の電位を測定する測定用電極と、筐体に筐体の内部と筐体の外部とを仕切るように設けられ、筐体の内部と筐体の外部との間において、液体を透過させないとともに、電気的に導通する導電性部材とを備える。
【０００８】
この発明の一の局面による液中電位測定用電極装置では、上記のように、筐体に筐体の内部と筐体の外部とを仕切るように配置され、筐体の内部と筐体の外部との間において、液体を透過させないとともに、電気的に導通する導電性部材を設ける。これにより、筐体の内部と筐体の外部との間において、液体が透過しないので、筐体の内部の測定用電極に外部の水流が到達するのを抑制することができる。また、導電性部材により、筐体の内部と筐体の外部との間が、電気的に導通されるので、測定用電極により液中の電位を測定することができる。その結果、ノイズが生じるのを抑制して、液中の電位をより精度よく測定することができる。
【０００９】
上記一の局面による液中電位測定用電極装置において、好ましくは、導電性部材は、非金属からなる導電性物質を含有している。ここで、導電性部材に金属を含有させることにより、導電性を有するように構成する場合には、液中に金属が溶解してイオン化することにより、液中の電位を変化させてしまうため、測定を阻害する場合があると考えられる。この点を考慮して、本発明では、導電性部材は、非金属からなる導電性部材を含有することにより、金属を導電性部材として含有する必要がないので、金属が液中に溶解して液中の電位が変化するのを抑制することができる。これにより、導電性部材を設けたとしても、液中の電位をより精度よく測定することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、導電性部材は、非金属からなる導電性物質と樹脂との導電性複合樹脂材料により形成されている。このように構成すれば、導電性複合樹脂材料を用いることにより、容易に、導電性部材を、非金属からなる導電性物質により導電性を有するように構成することができるとともに、非金属である樹脂により、液体を透過させないように構成することができる。
【００１１】
上記一の局面による液中電位測定用電極装置において、好ましくは、導電性部材は、筐体とは別体に形成されている。このように構成すれば、導電性部材を、筐体の形状に応じて形成することができる。たとえば、従来の液中電位測定用電極装置の筐体のフィルタが設けられていた位置に、本発明の導電性部材を置き換えて配置するように構成することができるので、この場合には、従来の筐体を変更することなく、そのまま用いることができる。
【００１２】
上記一の局面による液中電位測定用電極装置において、好ましくは、測定用電極は、塩化銀を含み、筐体の内部は、塩化物イオンを含む溶液により満たされた状態で密閉されている。ここで、電極に塩化銀を含む場合には、塩化銀が液中に溶解して、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り、液中（海水）に浸漬直後は筐体内部と液中との塩化物イオンの濃度差によりこの平衡状態がやぶられるため、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。これに対して、本発明では、筐体の内部を、塩化物イオンを含む溶液により満たされた状態で密閉するので、予め塩化銀の溶解が平衡状態に達した状態で、迅速に測定を開始することができる。また、本発明では、液体（溶液）を透過させるフィルタを用いる場合と異なり、溶液がフィルタを介して筐体の外部に漏れ出さないので、たとえば、液中電位測定用電極装置を保管する際に、別途、筐体の内部の溶液がフィルタを介して筐体の外部に漏れ出さないための部材（蓋部材等）を取り付ける必要がない。その結果、液中電位測定用電極装置の部品点数の増大を抑制するとともに、液中電位測定用電極装置を保管する際の手間を簡略化することができる。また、本発明では、筐体の内部が密閉されているので、筐体の外部から筐体の内部に異物等が侵入するのを効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記のように、ノイズが生じるのを抑制して、液中の電位をより精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による液中電位測定用電極装置を備える液中電位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液中電位測定用電極装置を示した側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［本実施形態の構成］
（液中電位測定システムの構成）
本実施形態による液中電位測定用電極装置１は、図１に示すように、液中（海中）において微小電位を測定する液中電位測定システム１００に用いられる。液中電位測定システム１００は、一対の液中電位測定用電極装置１と、制御部２と、アンプ３とを備えている。また、一対の液中電位測定用電極装置１とアンプ３とは、それぞれ、ケーブル１ａにより接続されている。
【００１７】
液中電位測定システム１００は、一対の液中電位測定用電極装置１により、液中電位測定用電極装置１の電位を測定する。そして、アンプ３により、測定した電位を電位差として増幅して、制御部２により、ＡＤ変換を行い、液中（海中）の電位差を計測する。すなわち、液中電位測定システム１００は、一対の液中電位測定用電極装置１により検出した電位を電位差として測定するように構成されている。
【００１８】
（液中電位測定用電極装置の構成）
一対の液中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。液中電位測定用電極装置１は、図２に示すように、筐体１１と、測定用電極１２と、電解液１３と、導電性部材１４とを備えている。なお、電解液１３は、特許請求の範囲の「塩化物イオンを含む溶液」の一例である。
【００１９】
筐体１１は、Ｚ軸に平行な方向に沿って延びる円筒形状を有するように形成されている。円筒形状の筐体１１の一方側（矢印Ｚ２方向側）の側面１１１には、筐体１１の内部（矢印Ｚ１方向側）から筐体１１の外部（矢印Ｚ２方向側）にわたって貫通孔として形成される開口部１１２が設けられている。そして、筐体１１は、たとえば、樹脂等の絶縁性物質により構成されている。
【００２０】
測定用電極１２は、円筒形状を有する筐体１１の長手方向（Ｚ軸に平行な方向）に沿って延びる円柱形状を有するように形成されている。また、測定用電極１２は、筐体１１の内部に配置されている。言い換えると、筐体１１は、測定用電極１２を覆うように設けられている。また、測定用電極１２は、測定用電極１２の一部（矢印Ｚ１方向側の部分）が、筐体１１の他方側（矢印Ｚ１方向側）の部分１１３に篏合されることにより、固定されている。また、測定用電極１２は、円筒形状の筐体１１の内周面１１４から一定の間隔を隔てて配置されている。また、測定用電極１２は、導電性部材１４から、Ｚ軸に平行な方向に、間隔Ｄを隔てて配置されている。なお、距離Ｄの大きさは、後述する導電性部材１４の厚みｔよりも大きい。
【００２１】
また、測定用電極１２は、液中（海中）の電位を測定するように構成されている。そして、測定用電極１２は、ケーブル１ａに接続されており、海中の電位の測定結果を、アンプ３に伝達するように構成されている。また、測定用電極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。また、測定用電極１２とケーブル１ａとの接続部分は、筐体１１の部分１１３に覆われており、接続部分は、電解液１３および海水と絶縁されている。
【００２２】
電解液１３は、塩化物イオン（Ｃｌ−）を含む溶液からなる。好ましくは、電解液１３は、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、および、ＫＣｌ（塩化カリウム）のうちの少なくとも一方が水に溶解された水溶液から構成されている。ここで、本実施形態では、筐体１１の内部は、電解液１３により満たされた状態で密閉されている。すなわち、電解液１３は、測定用電極１２の表面１２１と筐体１１の内側面１１４と導電性部材１４の矢印Ｚ１方向側の側面１４１とにより形成される空間Ｓを満たすように設けられており、筐体１１と測定用電極１２と導電性部材１４は、電解液１３が、筐体１１の内部から筐体１１の外部に漏れ出さないように構成されている。言い換えると、液中電位測定用電極装置１は、筐体１１に、測定用電極１２および導電性部材１４が取り付けられた状態で、筐体１１の内部と筐体１１の外部とが連通する部分を有さない。
【００２３】
そして、電解液１３と、銀−塩化銀電極により構成されている測定用電極１２とは、ＡｇＣｌ⇔Ａｇ＋＋Ｃｌ−の平衡状態となる。そして、液中電位測定用電極装置１は、電解液１３と測定用電極１２とが平衡となる状態で、かつ、筐体１１の内部が密閉された状態で保管される。
【００２４】
（導電性部材の構成）
ここで、本実施形態では、図２に示すように、導電性部材１４は、筐体１１に、筐体１１の内部と筐体１１の外部とを仕切るように設けられ、筐体１１の内部と筐体１１の外部との間において、液体（電解液１３および海水）を透過させないとともに、電気的に導通するように構成されている。
【００２５】
具体的には、本実施形態では、導電性部材１４は、筐体１１とは別体に形成されているとともに、直径ｄを有するＺ軸に垂直な平面に広がる円板状に形成されている。また、導電性部材１４は、厚みｔを有する。これにより、導電性部材１４は、筐体１１の内部と筐体１１の外部との間を、Ｚ軸に垂直な平面に横切って、仕切るように配置されている。なお、図２では、導電性部材１４の厚みｔと、筐体１１の側面１１１の厚みとは、略同じ大きさに図示しているが、導電性部材１４の厚みｔが筐体１１の側面１１１の厚みよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
【００２６】
そして、導電性部材１４は、筐体１１の開口部１１２を塞ぐように、筐体１１に取り付けられている。これにより、導電性部材１４は、筐体１１の内部と筐体１１の外部とを液体を連通させないように構成されている。なお、導電性部材１４は、固定用の別部材（図示せず）により、筐体１１に固定してもよいし、導電性部材１４と筐体１１との間に接着材（図示せず）を設けることにより、導電性部材１４を筐体１１に固定してもよい。
【００２７】
また、導電性部材１４は、導電性を有するように構成されている。そして、導電性を有する導電性部材１４が筐体１１の開口部１１２に配置されることにより、筐体１１の内部（電解液１３および測定用電極１２）と筐体１１の外部（海水および一対の液中電位測定用電極装置１のうちの他方側の液中電位測定用電極装置１）とが電気的に導通される。
【００２８】
ここで、本実施形態では、導電性部材１４は、非金属からなる導電性物質を含有することにより、導電性を有するように構成されている。好ましくは、導電性部材１４は、非金属からなる導電性物質であるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を含有している。これにより、導電性部材１４のカーボンナノチューブの一部が、電解液１３中に移動した（混ざった）場合でも、カーボンナノチューブが溶けてイオン化することがないので、導電性物質が電解液１３に溶解することによる電位の変化が生じるのを抑制することが可能である。
【００２９】
そして、本実施形態では、導電性部材１４は、好ましくは、非金属からなる導電性物質と樹脂との導電性複合樹脂材料（導電性プラスチック）により形成されている。たとえば、導電性部材１４の導電性複合樹脂材料は、樹脂に、樹脂ペレットとカーボンナノチューブとを混合したものを分散させて形成することにより、樹脂にカーボンナノチューブが添加されて形成されている。
【００３０】
また、導電性部材１４は、たとえば、開口部１１２に液体を透過するフィルタを配置した場合と同様（略同じ値）の電気抵抗を有するように構成されている。具体的には、導電性部材１４の直径ｄ、導電性部材１４の厚みｔ、および、導電性部材１４の導電性物質（カーボンナノチューブ）の含有率は、開口部１１２に液体を透過するフィルタを配置した場合と同様の電気抵抗（たとえば、３０Ω以下）となるように設定されている。なお、導電性部材１４の電気抵抗が比較的大きい場合には、電位差の測定の際、ノイズが生じやすくなるため、導電性部材１４の電気抵抗は、比較的小さい方が好ましい。たとえば、導電性部材１４の電気抵抗は、数Ω（１０Ω以下）に設定されることが好ましい。
【００３１】
［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００３２】
本実施形態では、上記のように、液中電位測定電極装置１に、筐体１１に筐体１１の内部と筐体１１の外部とを仕切るように配置され、筐体１１の内部と筐体１１の外部との間において、液体（電解液１３および海水）を透過させないとともに、電気的に導通する導電性部材１４を設ける。これにより、筐体１１の内部と筐体１１の外部との間において、液体が透過しないので、筐体１１の内部の測定用電極１２に外部の水流が到達するのを抑制することができる。また、導電性部材１４により、筐体１１の内部と筐体１１の外部との間が、電気的に導通されるので、測定用電極１２により液中（海中）の電位を測定することができる。その結果、ノイズが生じるのを抑制して、液中（海中）の電位をより精度よく測定することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、上記のように、導電性部材１４に、非金属からなる導電性物質を含有する。ここで、導電性部材１４に金属を含有させることにより、導電性を有するように構成する場合には、液中に金属が溶解してイオン化することにより、液中の電位を変化させてしまうため、測定を阻害する場合があると考えられる。この点を考慮して、本実施形態では、導電性部材１４に、非金属からなる導電性部材を含有することにより、金属を導電性部材として含有する必要がないので、金属が液中に溶解して液中の電位が変化するのを抑制することができる。これにより、導電性部材１４を設けたとしても、液中の電位をより精度よく測定することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、上記のように、導電性部材１４を、非金属からなる導電性物質と樹脂との導電性複合樹脂材料により形成する。これにより、導電性複合樹脂材料を用いることにより、容易に、導電性部材１４を、非金属からなる導電性物質により導電性を有するように構成することができるとともに、非金属である樹脂により、液体を透過させないように構成することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、上記のように、導電性部材１４を、筐体１１とは別体に形成する。これにより、導電性部材１４を、筐体１１の形状に応じて形成することができるので、たとえば、従来の液中電位測定用電極装置の筐体のフィルタが設けられていた位置に、本実施形態の導電性部材１４を配置するように構成することができる。この場合には、従来の筐体を変更することなく、そのまま用いることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、上記のように、測定用電極１２は、塩化銀を含む。そして、筐体１１の内部は、塩化物イオンを含む溶液である電解液１３により満たされた状態で密閉されている。ここで、測定用電極１２に塩化銀を含む場合には、塩化銀が液中に溶解して、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り、液中（海水）に浸漬直後は筐体１１の内部と液中との塩化物イオンの濃度差によりこの平衡状態がやぶられるため、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。これに対して、本実施形態では、筐体１１の内部を、塩化物イオンを含む溶液により満たされた状態で密閉するので、予め塩化銀の溶解が平衡状態に達した状態から、迅速に測定を開始することができる。また、本実施形態では、液体（溶液）を透過させるフィルタを用いる場合と異なり、電解液１３がフィルタを介して筐体の外部に漏れ出さないので、たとえば、液中電位測定用電極装置１を保管する際に、別途、筐体１１の内部の溶液がフィルタを介して筐体の外部に漏れ出さないための部材（蓋部等）を取り付ける必要がない。その結果、液中電位測定用電極装置１の部品点数の増大を抑制するとともに、保管する際の手間を簡略化することができる。また、本実施形態では、筐体１１の内部が密閉されているので、筐体１１の外部から筐体１１の内部に異物等が侵入するのを効果的に抑制することができる。
【００３７】
［変形例］
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、海水中に液中電位測定用電極装置１を配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、海水以外の液中に液中電位測定用電極装置１を配置してもよい。たとえば、湖や池や川などの水中に液中電位測定用電極装置１を配置してもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、液中電位測定システム１００が２つ（一対）の液中電位測定用電極装置１を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、液中電位測定システムが３つ以上の液中電位測定用電極装置１を備えていてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、筐体１１が円筒形状に形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、筐体１１が、円筒形状以外の形状に形成されていてもよい。たとえば、筐体１１が、平面視において（矢印Ｚ２方向側から見て）、矩形形状を有する筒状に形成されていてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、測定用電極１２が円柱形状に形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、測定用電極１２が、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。たとえば、測定用電極１２が、角柱形状に形成されていてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、測定用電極１２を、筐体１１に直接固定されるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、測定用電極１２と筐体１１との間に固定用の別部材を設けてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、筐体１１の一方側に１つの開口部１１２および１つの導電性部材１４を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、筐体１１に複数の開口部１１２および複数の導電性部材１４を設けてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、導電性部材１４を、筐体１１とは別体として形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、筐体１１の一部を、筐体１１の内部と筐体１１の外部との間において、導電性を有する導電性部材１４として形成してもよいし、筐体１１全体が導電性を有するように構成してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、導電性部材１４に非金属からなる導電性物質を含有する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、導電性部材１４に金属からなる導電性物質を含有させてもよい。この場合、比較的液体に溶解しにくい金や白金を用いるのが好ましい。また、導電性部材１４を、非金属からなる導電性物質のみから形成してもよい。たとえば、筐体１１の内部と筐体１１の外部との間において、液体を透過させない性質を有していれば、導電性部材１４を導電性物質である黒鉛（グラファイト）から形成してもよいし、プラスチック自体が導電性を有するプラスチックから形成してもよいし、導電性ゴム等から形成してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、非金属からなる導電性物質の例として、カーボンナノチューブを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、非金属からなる導電性物質として、カーボンナノチューブ以外の非金属からなる導電性物質を用いてよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、測定用電極１２が塩化銀電極により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、測定用電極を塩化銀電極以外により構成してもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、筐体１１の内部が、塩化物イオンを含む電解液１３により満たされた状態で密閉されている例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、筐体１１の内部が、塩化物イオンを含む電解液１３以外の液体により満たされた状態で密閉されていてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、筐体１１の内部が、塩化物イオンを含む電解液１３により満たされた状態で密閉されている状態で、液中電位測定電極装置１を使用および保管する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、液中電位測定電極装置１を使用する際のみ、塩化物イオンを含む溶液を満たすように構成してもよい。たとえば、導電性部材１４を筐体１１に対して脱着可能に構成して、液中電位測定電極装置１を使用する際に、筐体１１から導電性部材１４が脱離された状態で海中に配置することにより、筐体１１の内部を海水により満たし、その後、導電性部材１４を筐体１１に取り付けて、筐体１１の内部を密閉させてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、液中電位測定システム１００に含まれる一対の液中電位測定用電極装置１の両方を同様に構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、液中電位測定システム１００に含まれる一対の液中電位測定用電極装置のうちの一方（たとえば、水の流れが速い海中側に配置される液中電位測定用電極装置）のみを、本実施形態の液中電位測定用電極装置１として構成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  液中電位測定用電極装置
１１  筐体
１２  測定用電極
１３  電解液（塩化物イオンを含む溶液）
１４  導電性部材
【図１】
2017122601.tif 000003
【図２】
2017122601.tif 000004