JPH03215737A - 酸素濃度測定方法 - Google Patents
酸素濃度測定方法Info
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- JPH03215737A JPH03215737A JP2011112A JP1111290A JPH03215737A JP H03215737 A JPH03215737 A JP H03215737A JP 2011112 A JP2011112 A JP 2011112A JP 1111290 A JP1111290 A JP 1111290A JP H03215737 A JPH03215737 A JP H03215737A
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- oxygen electrode
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
本発明は，クラーク型酸素電極を用いる酸素濃度測定方
法に関し， 酸素電極の連続使用時間を長くすることにより保守管理
を必要とする時間の間隔を長くすることを目的とし， ■酸素電極の出力電流が設定値以上になると，該酸素電
極に供給する電源電圧を低下させて，該出力電流を一定
に制限するように， ■ガス透過膜の厚さを変えることにより，酸素濃度に対
する感度特性をコントロールするように．■酸素濃度に
対する感度特性の異なる酸素電極を２個またはそれ以上
使用することにより，より広い濃度範囲を測定可能とす
るように，■前記，出力電流を一定に制限する回路装置
は酸素電極および酸素電極制御部より構成され．さらに
，酸素電極制御部は，酸素電極に電圧を供給する電源部
と，酸素電極の出力電流を電圧に変換する電流一電圧変
換部，および電圧に変換された酸素電極の出力電流をあ
らかしめ設定した最大出力電流と比較する出力電流比較
部とから構成されているように構成する。
法に関し， 酸素電極の連続使用時間を長くすることにより保守管理
を必要とする時間の間隔を長くすることを目的とし， ■酸素電極の出力電流が設定値以上になると，該酸素電
極に供給する電源電圧を低下させて，該出力電流を一定
に制限するように， ■ガス透過膜の厚さを変えることにより，酸素濃度に対
する感度特性をコントロールするように．■酸素濃度に
対する感度特性の異なる酸素電極を２個またはそれ以上
使用することにより，より広い濃度範囲を測定可能とす
るように，■前記，出力電流を一定に制限する回路装置
は酸素電極および酸素電極制御部より構成され．さらに
，酸素電極制御部は，酸素電極に電圧を供給する電源部
と，酸素電極の出力電流を電圧に変換する電流一電圧変
換部，および電圧に変換された酸素電極の出力電流をあ
らかしめ設定した最大出力電流と比較する出力電流比較
部とから構成されているように構成する。
〔産業上の利用分野］
本発明は，クラーク型酸素電極を用いる酸素濃度測定方
法に関する。
法に関する。
酸素電極は，種々の分野において溶存酸素濃度の測定に
使用される。例えば，水質保全の見地から水中の生化学
的酸素要求量（ＢＯＤ）の測定が行われているが，この
溶存酸素濃度の測定器として酸素電極が使用されている
。
使用される。例えば，水質保全の見地から水中の生化学
的酸素要求量（ＢＯＤ）の測定が行われているが，この
溶存酸素濃度の測定器として酸素電極が使用されている
。
また，醗酵工業において，効率良くアルコールなどの醗
酵を進めるためには，酎酵槽中の溶存酸素濃度の調整が
必要であり．この測定器として酸素電極が使用されてい
る。
酵を進めるためには，酎酵槽中の溶存酸素濃度の調整が
必要であり．この測定器として酸素電極が使用されてい
る。
さらにまた，酸素電極は酵素と組合せることにより酵素
電極を形成し，糖やビタミンなどの濃度測定に用いるこ
ともできる。例えば，グルコースはグルコースオキシダ
ーゼと呼ばれる酵素を触媒として．溶存酸素と反応して
グルコノラクトンに酸化されるが，これにより酸素電極
内部に拡散してくる溶存酸素が減少することを利用して
，グルコース濃度を測定することができる。このように
酸素電極は，環境計測，醗酵工業，臨床医療などの各種
の分野で使用することができる。
電極を形成し，糖やビタミンなどの濃度測定に用いるこ
ともできる。例えば，グルコースはグルコースオキシダ
ーゼと呼ばれる酵素を触媒として．溶存酸素と反応して
グルコノラクトンに酸化されるが，これにより酸素電極
内部に拡散してくる溶存酸素が減少することを利用して
，グルコース濃度を測定することができる。このように
酸素電極は，環境計測，醗酵工業，臨床医療などの各種
の分野で使用することができる。
〔従来の技術］
第５図は酸素電極の模式構成図である。
図において，６は電極容器，７はカソード，８はアノー
ド，９は電解液，１０はガス透過膜，１１は電極端子で
ある。
ド，９は電解液，１０はガス透過膜，１１は電極端子で
ある。
酸素電極は，従来，クラーク型と呼ばれる方式？主流に
なっている。この方式は，第５図に模式構成図として示
すように，ガラス，或いはステンレスなどからなる電極
容器６と，白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）などからなる
カソード７と，恨・塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣ ｌ ）の参
照電極からなるアノード８と，塩化カリウム（ＫＣｆｆ
ｉ）水溶液からなる電解液９とシリコンゴムまたは弗素
樹脂からなるガス透過膜ＩＯ及び電源部より電圧を供給
されるとともに，出力電流を電流一電圧変換部に送り込
む電極端子１１とから構成されている。
なっている。この方式は，第５図に模式構成図として示
すように，ガラス，或いはステンレスなどからなる電極
容器６と，白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）などからなる
カソード７と，恨・塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣ ｌ ）の参
照電極からなるアノード８と，塩化カリウム（ＫＣｆｆ
ｉ）水溶液からなる電解液９とシリコンゴムまたは弗素
樹脂からなるガス透過膜ＩＯ及び電源部より電圧を供給
されるとともに，出力電流を電流一電圧変換部に送り込
む電極端子１１とから構成されている。
カソード７とアノード８との間に， −０．５〜２．
０■の電圧を印加すると，ガス透過膜１０を通過して，
酸素電極内部の電解液９に拡散した酸素（０■）は，カ
ソード７の上で，次式の反応で還元され，酸素濃度の比
例した電流値が得られる。
０■の電圧を印加すると，ガス透過膜１０を通過して，
酸素電極内部の電解液９に拡散した酸素（０■）は，カ
ソード７の上で，次式の反応で還元され，酸素濃度の比
例した電流値が得られる。
Ｏｚ ＋２Ｈｚ Ｏ＋４ ｅ−−＋４０Ｈ一方，アノー
ト′８上では次式の反応が生じる。
ト′８上では次式の反応が生じる。
Ａｇ＋Ｃｆ！−−→ＡｇＣｆ＋ｅ
このように，酸素電極の使用によりアノード８および電
解液９が消耗する。この消耗は，上式に示したように，
酸素電極の出力電流に応して進行する。
解液９が消耗する。この消耗は，上式に示したように，
酸素電極の出力電流に応して進行する。
〔発明が解決しようとする課題］
従って，酸素電極はアノードおよび電解液の消耗が避け
られず，一定期間の使用毎に電解液の更新など保守管理
を行うか．新しい酸素電極と交換する必要があった。
られず，一定期間の使用毎に電解液の更新など保守管理
を行うか．新しい酸素電極と交換する必要があった。
しかし，酸素電極の保守管理は煩雑であり．その性能を
十分に維持するためには熟練を必要としていた。また，
酸素電極自体は決して安価ではなく，使い捨てとするわ
けにはいかなかった。
十分に維持するためには熟練を必要としていた。また，
酸素電極自体は決して安価ではなく，使い捨てとするわ
けにはいかなかった。
本発明は，酸素電極の連続使用時間を長くすることによ
り，保守管理を必要とする間隔を長く延ばすことを目的
とするものである。
り，保守管理を必要とする間隔を長く延ばすことを目的
とするものである。
第１図は本発明による酸素濃度測定方法の原理図，第２
図は本発明による酸素電極の感度特性である。
図は本発明による酸素電極の感度特性である。
図において１は酸素電極，２は酸素電極制御部３は電源
部，４は電流一電圧変換部，５は出力電流比較部である
。
部，４は電流一電圧変換部，５は出力電流比較部である
。
本発明に使用する酸素濃度測定装置は，第１図に示すよ
うに，酸素電極１および酸素電極制御部２より構成され
る。
うに，酸素電極１および酸素電極制御部２より構成され
る。
さらに，酸素電極制御部２は，酸素電極１に電圧を供給
する電源部と，酸素電極１の出力電流を電圧に変換する
電流一電圧変換部４，および電圧に変換された酸素電極
１の出力電流をあらかじめ設定した最大出力電流と比較
する出力電流比較部５とから構成されている。
する電源部と，酸素電極１の出力電流を電圧に変換する
電流一電圧変換部４，および電圧に変換された酸素電極
１の出力電流をあらかじめ設定した最大出力電流と比較
する出力電流比較部５とから構成されている。
酸素電極１の出力電流は非常Ｃこ微弱であることと，電
流のままではレコーダなどによる酸素濃度の記録には不
便であることから，電流一電圧変換部４により，出力電
流を電圧に変換して酸素電極１の出力とする。
流のままではレコーダなどによる酸素濃度の記録には不
便であることから，電流一電圧変換部４により，出力電
流を電圧に変換して酸素電極１の出力とする。
この出力を出力電流比較部５により監視し，出力電流が
設定値以上になった場合，酸素電極１に供給する電源部
３の電圧を下げることにより，第２図に示すように，出
力電流を一定に保つ。
設定値以上になった場合，酸素電極１に供給する電源部
３の電圧を下げることにより，第２図に示すように，出
力電流を一定に保つ。
また，酸素電極の感度特性は次式で示される。
１ ＝Ａ − Ｃ／ｄ
ここで，■は出力電流，Ａは定数．Ｃは酸素濃度，ｄは
ガス透過膜の厚さである。
ガス透過膜の厚さである。
従って，ガス透過膜の厚さｄを制御することにより，種
々の酸素濃度において前記の設定値を超えない特性を有
する酸素電極を得ることができる。
々の酸素濃度において前記の設定値を超えない特性を有
する酸素電極を得ることができる。
即ち，ガス透過膜を薄くすれば高い出力電流が得られる
ため，低濃度領域の酸素濃度測定に有利であるが，高濃
度領域では前記の設定値以上となり測定ができない。そ
こで，高濃度領域用として，厚いガス透過膜を有する酸
素電極を用意する。
ため，低濃度領域の酸素濃度測定に有利であるが，高濃
度領域では前記の設定値以上となり測定ができない。そ
こで，高濃度領域用として，厚いガス透過膜を有する酸
素電極を用意する。
（作用］
本発明によれば，酸素電極の最大出力電流を制限するた
めに，酸素電極におけるアノードおよび電解液の消耗を
抑えることができる。
めに，酸素電極におけるアノードおよび電解液の消耗を
抑えることができる。
これにより，酸素電極の長寿命化が達成できるが，しか
し，出力電流値を制限するために，高濃度の酸素濃度に
おける測定が不可能になる。
し，出力電流値を制限するために，高濃度の酸素濃度に
おける測定が不可能になる。
そこで．ガス透過膜の厚さを変えることにより，種々の
酸素濃度範囲に対応できる酸素電極を用意し，測定する
酸素濃度に応じて使用する酸素電極を切り換えることに
より．広い範囲における酸素濃度を長寿命で測定するこ
とが可能となる。
酸素濃度範囲に対応できる酸素電極を用意し，測定する
酸素濃度に応じて使用する酸素電極を切り換えることに
より．広い範囲における酸素濃度を長寿命で測定するこ
とが可能となる。
〔実施例］
第３図は本発明の酸素濃度測定方法の実施例の回路図，
第４図は本発明の実施例による酸素電極の感度特性であ
る。
第４図は本発明の実施例による酸素電極の感度特性であ
る。
図において．１は酸素電極，２は酸素電極制御部，３は
電源部，４は電流一電圧変換部，５は出力電流比較部で
ある。
電源部，４は電流一電圧変換部，５は出力電流比較部で
ある。
第３図に示すように，酸素電極ｌに供給される電圧は．
電源部３により作られる。酸素電極１の出力電流は，電
流一電圧変換部４により１０６〜１０’ Ｖ／Ａの倍率
で電圧に変換される。この変換された出力は出力電流比
較部５により，あらかじめ抵抗で設定した最大出力電流
と比較される。出力電流がこの設定値を越えている場合
には，電源部３に入力する電圧を調整することにより，
酸素電極１の出力電流が一定に保たれる。
電源部３により作られる。酸素電極１の出力電流は，電
流一電圧変換部４により１０６〜１０’ Ｖ／Ａの倍率
で電圧に変換される。この変換された出力は出力電流比
較部５により，あらかじめ抵抗で設定した最大出力電流
と比較される。出力電流がこの設定値を越えている場合
には，電源部３に入力する電圧を調整することにより，
酸素電極１の出力電流が一定に保たれる。
この第３図に用いた酸素電極制御部２と酸素電極ｌのガ
ス透過膜１０の厚さの異なる酸素電極１を３組用いて，
酸素濃度測定装置を構成した時の．酸素電極１の出力電
流と溶存酸素濃度の関係で示される感度特性を第４図に
示す。
ス透過膜１０の厚さの異なる酸素電極１を３組用いて，
酸素濃度測定装置を構成した時の．酸素電極１の出力電
流と溶存酸素濃度の関係で示される感度特性を第４図に
示す。
３個の酸素電極１を低濃度用，中濃度用，高濃度用とし
て用い，それぞれのガス透過膜１０の厚さの比率を１：
４：１０とした。例えば，この透過膜１０に，弗素樹脂
の１０． ４０， １００μｍの厚さの膜をそれぞれ使
用した。
て用い，それぞれのガス透過膜１０の厚さの比率を１：
４：１０とした。例えば，この透過膜１０に，弗素樹脂
の１０． ４０， １００μｍの厚さの膜をそれぞれ使
用した。
この装置は，水中溶存酸素濃度の測定を目的としている
ため，最大１０ ｐｐｍの酸素濃度まで測定可能として
いる。もちろん，酸素濃度が限られた範囲しか持たない
試料に対する測定，或いは酸素濃度を一定にコントロー
ルするための測定器として使用する場合には，対応する
１組の測定装置のみを用意すれば良い。例えば，醗酵槽
において酸素濃度を３ ｐｐｍに保とうとする場合では
，中濃度用の１組の装置を使用すれば良い。
ため，最大１０ ｐｐｍの酸素濃度まで測定可能として
いる。もちろん，酸素濃度が限られた範囲しか持たない
試料に対する測定，或いは酸素濃度を一定にコントロー
ルするための測定器として使用する場合には，対応する
１組の測定装置のみを用意すれば良い。例えば，醗酵槽
において酸素濃度を３ ｐｐｍに保とうとする場合では
，中濃度用の１組の装置を使用すれば良い。
〔発明の効果］
以上説明したように，本発明の方法によれば１酸素電極
に対し過剰な電流が流れることを抑制するため，酸素電
極におけるアノードおよび電解液の消耗を抑え．長時間
の使用が可能となる。
に対し過剰な電流が流れることを抑制するため，酸素電
極におけるアノードおよび電解液の消耗を抑え．長時間
の使用が可能となる。
さらに，ガス透過膜の厚さをコントロールすることによ
り３様々な濃度範囲に対応する酸素電極を得ることがで
きる。これにより，高濃度の酸素を測定する場合に出力
電流が大き過ぎたり，或いは低濃度の場合に出力電流が
非常に微弱になることを防ぎ，取扱易いレヘルの出力を
得ることができる。
り３様々な濃度範囲に対応する酸素電極を得ることがで
きる。これにより，高濃度の酸素を測定する場合に出力
電流が大き過ぎたり，或いは低濃度の場合に出力電流が
非常に微弱になることを防ぎ，取扱易いレヘルの出力を
得ることができる。
以上の２つの技術を使用することにより２特に，酸素濃
度を一定にコントロールするための測定器のように，取
り扱う酸素濃度の範囲が限られている場合に有用である
。
度を一定にコントロールするための測定器のように，取
り扱う酸素濃度の範囲が限られている場合に有用である
。
第１図は本発明による酸素濃度測定方法の原理図，
第２図は本発明による酸素電極の感度特性，第３図は本
発明の酸素濃度測定方法の実施例の回路図， 第４図は本発明の実施例による酸素電極の感度特性， 第５図は酸素電極模式構成図である。 図において． １は酸素電極． ２は酸素電極制御部，３は電源
部， ４は電流一電圧変換部，５は出力電流比
較部，６は電極容器， ワ ３はアノード， 番はカソード，９は電解液，
１０はガス透過膜１１は電極端子 本発明ＩＺようＵＦ票度』り定渭大ｎ原理口第 １
ｌ 峠↑濃度 不発朗ＩＺよラ醇禿電粋の訃度特・１先舅 ２ 図 不４ｔＲ／）鹸卑濃度測定法人の寅苑例ｎ口ｙδ口！
３ 口 ：糊赦鼾威度 １９発ＢＭ／）咲）針ダ弔〕よろタｔ車電秀》の恰度イ
碑イ生暑 斗 凹
発明の酸素濃度測定方法の実施例の回路図， 第４図は本発明の実施例による酸素電極の感度特性， 第５図は酸素電極模式構成図である。 図において． １は酸素電極． ２は酸素電極制御部，３は電源
部， ４は電流一電圧変換部，５は出力電流比
較部，６は電極容器， ワ ３はアノード， 番はカソード，９は電解液，
１０はガス透過膜１１は電極端子 本発明ＩＺようＵＦ票度』り定渭大ｎ原理口第 １
ｌ 峠↑濃度 不発朗ＩＺよラ醇禿電粋の訃度特・１先舅 ２ 図 不４ｔＲ／）鹸卑濃度測定法人の寅苑例ｎ口ｙδ口！
３ 口 ：糊赦鼾威度 １９発ＢＭ／）咲）針ダ弔〕よろタｔ車電秀》の恰度イ
碑イ生暑 斗 凹
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）酸素電極の出力電流が設定値以上になると、該酸素
電極に供給する電源電圧を低下させて、該出力電流を一
定に制限することを特徴とする酸素濃度測定方法。 ２）ガス透過膜の厚さを変えることにより、酸素濃度に
対する感度特性をコントロールすることを特徴とする請
求項１記載の酸素濃度測定方法。 ３）酸素濃度に対する感度特性の異なる酸素電極を２個
またはそれ以上使用することにより、より広い濃度範囲
を測定可能とすることを特徴とする請求項１、２記載の
酸素濃度測定方法。 ４）前記、出力電流を一定に制限する回路装置は酸素電
極および酸素電極制御部より構成され、さらに、酸素電
極制御部は、酸素電極に電圧を供給する電源部と、酸素
電極の出力電流を電圧に変換する電流−電圧変換部、お
よび電圧に変換された酸素電極の出力電流をあらかじめ
設定した最大出力電流と比較する出力電流比較部とから
構成されていることを特徴とする請求項１記載の酸素濃
度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011112A JPH03215737A (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 酸素濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011112A JPH03215737A (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 酸素濃度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215737A true JPH03215737A (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11768929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011112A Pending JPH03215737A (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 酸素濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215737A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7794575B2 (en) | 2001-06-26 | 2010-09-14 | Honeywell Analytics Limited | Monitoring of gas sensors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62218859A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-26 | Honda Motor Co Ltd | 酸素濃度検出装置 |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2011112A patent/JPH03215737A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62218859A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-26 | Honda Motor Co Ltd | 酸素濃度検出装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7794575B2 (en) | 2001-06-26 | 2010-09-14 | Honeywell Analytics Limited | Monitoring of gas sensors |
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