JPH0621019Y2 - イオン濃度及び酸化還元電位の測定回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、メッキ廃液や下水等の測定液の水素イオン濃
度(pH)等のイオン濃度及び酸化還元電位を同時に測定す
るための測定回路に関する。

（従来の技術およびその問題点） 従来、この種の被検液のイオン濃度及び酸化還元電位を
同一の測定点で同時に測定する場合には、各測定用途に
応じてそれぞれ別個に構成されたイオン濃度測定装置及
び酸化還元電位測定装置を用いるか、あるいは、別個に
構成されたイオン濃度測定回路及び酸化還元電位測定回
路を備えた単一の装置が用いられている。これらの場
合、各測定回路を構成する増幅器や検出用の電極、更に
はこの電極と増幅器との間を接続するケーブル等を各測
定用途別にそれぞれ備える必要があった。

このため、測定装置毎の設置工事に多くの手間や費用が
必要であると共に、設置面積が広くなってスペースの有
効利用が図れないという問題があった。更に、概して回
路構成が複雑で検出電極やケーブルの数も多いため、コ
スト高を招くという不都合があった。

本考案は上記の問題点を解決するべく提案されたもの
で、その目的とするところは、従来におけるイオン濃度
測定回路及び酸化還元電位測定回路を一体化することに
よって回路構成の簡略化を図り、測定装置を小型化して
設置工事に要する手間等を削減し、併せて設置面積の狭
小化を可能にした低コストのイオン濃度及び酸化還元電
位の測定回路を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本考案は、差動形のイオン濃
度測定回路と、酸化還元電位測定回路との構成が部分的
に共通する点に着目して提案されたものである。

すなわち、第１図に示すように、まずイオン電極端子
ａ、比較電極端子ｂを電圧フォロワ形増幅器１，２の入
力側にそれぞれ接続し、これらの増幅器１，２からの出
力の電位差を検出するべく、各出力端子をイオン濃度測
定用に設けられた差動増幅器３の入力側に接続する。

一方、金属電極端子ｃ及び増幅器２の出力端子間の電位
差を検出するべく、これらの端子を酸化還元電位測定用
の反転増幅器４の入力側に接続して構成する。

（作用） 被検液のイオン濃度は、金属電極の電位を基準電位とし
てガラス電極及び比較電極の電位を測定し、これら両者
の電位差を差動増幅器に加えて測定する。同時に、被検
液の酸化還元電位は、金属電極の電位を基準電位とした
比較電極の電位を反転増幅器に加えて測定する。

ここで、比較電極の電位は、何れの場合も単一の電圧フ
ォロワ形増幅器を共用して差動増幅器または反転増幅器
に入力される。

（実施例） 以下、図に沿って本考案の実施例を説明する。

まず、第２図は本考案の第１実施例を示すものであり、
この実施例は、本発明を水素イオン濃度及び酸化還元電
位の測定に適用した場合のものである。同図において５
は金属電極であり、Ｖｍは測定時において金属電極５に
生じた酸化還元電位を、またＲｍは金属電極５の抵抗を
それぞれ示している。なお、金属電極５の電位は装置全
体の基準電位とされる。

ここで、金属電極５は、白金、金、タングステン等の不
活性金属からなる周知の酸化還元電極である。

次に、６はイオン電極としてのガラス電極であり、Ｖｇ
はガラス電極６に生じた電位を、Ｒｇはガラス電極６の
内部抵抗をそれぞれ示している。また、７は比較電極で
あり、Ｖｒはひ比較電極７に生じた電位を、Ｒｒは比較
電極７の内部抵抗と液絡部抵抗とをそれぞれ示してい
る。

ここで、比較電極７は、ある電極の相対的電位を測定す
るためにこの電極と組み合わせて用いられる周知の電極
であり、内部電極の種類（カロメル電極や銀−塩化銀電
極等）、液絡部の構造や数（ピンホール形、スリーブ
形、プラグ形、シングルジャンクション、ダブルジャン
クション等）は特に限定されない。

これら金属電極５、ガラス電極６及び比較電極７は、水
素イオン濃度等を測定するべき被検液を介して相互に電
気的に接続される。ここで、Ｖｍ，Ｖｇ，Ｖｒの極性は
図示のとおりとする。

ガラス電極６は、第１の増幅器としての電圧フォロワ形
増幅器Ｑ₁の正入力端子に接続されており、この増幅器
Ｑ₁はガラス電極６の電位Ｖｇと金属電極５の電位Ｖｍ
との電位差 ｅ₁＝Ｖｇ−Ｖｍ を出力する。

また、比較電極７は、第２の増幅器としての電圧フォロ
ワ形増幅器Ｑ₂の正入力端子に接続されており、この増
幅器Ｑ₂は比較電極７の電位Ｖｒと金属電極５の電位Ｖ
ｍとの電位差 ｅ₂＝Ｖｒ−Ｖｍ を出力する。

増幅器Ｑ₁の出力端子は抵抗Ｒ₁₁を介して第３の増幅器
としての差動増幅器Ｑ₃の負入力端子に接続され、増幅
器Ｑ₂の出力端子は抵抗Ｒ₁₂を介して差動増幅器Ｑ₃の正
入力端子に接続されている。なお、Ｒ₁₃は帰還抵抗、Ｒ
₁₄は補償抵抗であり、これらの抵抗Ｒ₁₁，Ｒ₁₂，Ｒ₁₃，
Ｒ₁₄はすべて同一の値である。しかして、差動増幅器Ｑ
₃は前記ｅ₁とｅ₂との差を演算するもので、被検液の水
素イオン濃度に比例した電圧 ｅ₃＝ｅ₂−ｅ₁ ＝−（Ｖｇ−Ｖｒ） を水素イオン濃度検出値として出力する。

増幅器Ｑ₂の出力端子は抵抗Ｒ₂₁を介して第４の増幅器
としての反転増幅器Ｑ₄の負入力端子に接続されてお
り、反転増幅器Ｑ₄の正入力端子は補償抵抗Ｒ₃を介して
金属電極５に接続されている。また、Ｒ₂₃は帰還抵抗で
あり、この抵抗Ｒ₂₃及びＲ₂₁は同一の値である。反転増
幅器Ｑ₄は、金属電極５の電位Ｖｍを基準として前記ｅ₂
を反転増幅し、被検液の酸化還元電位に比例した電圧 ｅ₄＝−ｅ₂ ＝Ｖｍ−Ｖｒ を酸化還元電位検出値として出力する。なお、第２図に
おいては、ガラス電極６の温度補償回路の図示が省略さ
れている。

このように、この実施例では電圧フォロワ形増幅器
Ｑ₁，Ｑ₂、差動増幅器Ｑ₃及び反転増幅器Ｑ₄からなる測
定回路により、被検液の水素イオン濃度及び酸化還元電
位を同時に測定することができる。

次に、第３図は本考案の第２実施例を示すものであり、
この実施例は同一の測定点における水素イオン濃度及び
その他のイオン濃度など複数の測定と、単一の酸化還元
電位の測定とを単一の測定回路にて可能としたもので、
複数のガラス電極またはその他のイオン電極６₁，６₂，
……，６_nと、これらに対応する第１の増幅器群Ｑ_1-1，
Ｑ_1-2，……，Ｑ_1-nと、第２の増幅器群Ｑ₂と、差動増
幅器群Ｑ_3-1，Ｑ_3-2，……，Ｑ_3-nと、反転増幅器Ｑ₄と
を主たる構成要素としている。

なお、その動作は第１の実施例とほぼ同一であるため、
重複を避ける意味で詳述を省略する。また、この実施例
にあっても、必要に応じて各出力電圧ｅ_3-1，ｅ_3-2，…
…，ｅ_3-nを図示されていない温度補償回路に加えるこ
とにより、各ガラス電極またはその他のイオン電極
６₁，６₂，……，６_nの特性に応じた温度補償を行なう
ことができる。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、イオン濃度測定回路及び
酸化還元電位測定回路を一体化し、双方の測定用途につ
いて１つの電圧フォロワ形増幅器や比較電極及びケーブ
ル等を共用するものであるため、従来のように各測定装
置ないし測定回路が個別に構成されるものに比べて回路
構成の簡略化や測定装置の小型化が可能である。

このため、装置の設置面積の減少によるスペースの有効
利用、設置工事に要する手間や費用の大幅な削減、並び
に生産コストの低減に寄与することができる。

更に、イオン濃度の測定における金属電極はいわゆる液
アースとして機能するため、各電極に加わる外部ノイズ
は同相ノイズとなって互いに打ち消し合い、その影響が
出力に現われない等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の要旨を説明するための回路図、第２図
は本考案の第１実施例を示す回路図、第３図は同じく第
２実施例を示す回路図である。 １，２，Ｑ₁，Ｑ₂……電圧フォロワ形増幅器 ３，Ｑ₃……差動増幅器、４，Ｑ₄……反転増幅器 ５……金属電極、６……ガラス電極 ７……比較電極

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】金属電極の電位を基準電位としてこの基準
   電位に対するイオン電極の電位と、前記基準電位に対す
   る比較電極の電位がそれぞれ入力される電圧フォロワ形
   第１及び第２の増幅器と、 これら第１及び第２の増幅器の出力信号が入力されて被
   検液のイオン濃度に比例した電圧を出力する差動形の第
   ３の増幅器と、 前記第２の増幅器の出力信号が入力されて前記被検液の
   酸化還元電位に比例した電圧を出力する第４の増幅器
   と、 を備えたことを特徴とするイオン濃度及び酸化還元電位
   の測定回路。