JPH0656375B2 - Zirconia electrode and pH measuring device - Google Patents

Zirconia electrode and pH measuring device

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JPH0656375B2
JPH0656375B2 JP62323782A JP32378287A JPH0656375B2 JP H0656375 B2 JPH0656375 B2 JP H0656375B2 JP 62323782 A JP62323782 A JP 62323782A JP 32378287 A JP32378287 A JP 32378287A JP H0656375 B2 JPH0656375 B2 JP H0656375B2
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JP
Japan
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pressure
zirconia
electrode
solution
gas
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正顕 横井
孝二 橘
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Toshin Kogyo Co Ltd
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Toshin Kogyo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高温かつ高圧状態にある液体のpH(ペー
ハ)を測定するペーハ測定装置に関し、更に詳しくは、
ペーハ測定用の電極がジルコニアから成ってその中空部
に気体が供給可能とされ、圧力平衡手段の作用で溶液が
収容された圧力容器の内部空間の液圧をジルコニア電極
の中空部の気体の圧力と等しくすることにより、ジルコ
ニア電極が高い液圧にも耐えられるように改良されたペ
ーハ測定装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pH measuring device for measuring pH (pH) of a liquid at high temperature and high pressure, and more specifically,
The electrode for pH measurement is made of zirconia and gas can be supplied to the hollow part, and the liquid pressure in the internal space of the pressure vessel containing the solution is adjusted by the action of the pressure balancing means to the pressure of the gas in the hollow part of the zirconia electrode. To an improved pH measuring device so that the zirconia electrode can also withstand high hydraulic pressure.

(従来技術及びその問題点) 高温かつ高圧状態にある液体中においてペーハを測定す
ることが必要となる場合がある。例えば、高温・高圧状
態にある溶液中において金属材料の腐蝕現象を調べると
きである。この種のペーハ測定装置において中心をなす
のがペーハ測定電極であり、電極としてはこれまでにガ
ラス製のもの、ジルコニア(ZrO2)固体電解質隔膜
型電極、Pt−H電極、Pd−H電極、TiO2半導体
電極等が知られている。しかし、これらは何れも一長一
短があることから、測定の安定性を重視するときはジル
コニア電極が使用されている。
(Prior Art and Problems Thereof) It may be necessary to measure pH in a liquid at high temperature and high pressure. For example, when investigating the corrosion phenomenon of a metal material in a solution under high temperature and high pressure. In this type of pH measuring device, the center is a pH measuring electrode, and as the electrode, a glass electrode, a zirconia (ZrO 2 ) solid electrolyte diaphragm electrode, a Pt-H electrode, a Pd-H electrode, TiO 2 semiconductor electrodes and the like are known. However, since each of them has advantages and disadvantages, a zirconia electrode is used when importance is attached to the stability of measurement.

その原理を簡単に説明すれば、ジルコニアで造った隔膜
を有するジルコニア電極及び基準電位を有する照合電極
を所定の溶液中にセットし、各々を電位差計に接続す
る。そして、溶液の種類即ち測定雰囲気が変化すれば、
ジルコニア隔膜の外周面に水素イオン濃度に応じた電位
を生じ、これに応じて照合電極とジルコニア電極との間
に電位差が生ずるので、これを電位差計で測定するので
ある。なお、ジルコニア電極内には固体電解質または電
解液が充填され、ペーハ測定中にジルコニア電極内では
酸素が不足するので、外部からこれを補充する必要があ
る。
The principle is briefly described. A zirconia electrode having a diaphragm made of zirconia and a reference electrode having a reference potential are set in a predetermined solution, and each is connected to a potentiometer. Then, if the type of solution, that is, the measurement atmosphere changes,
A potential corresponding to the hydrogen ion concentration is generated on the outer peripheral surface of the zirconia diaphragm, and a potential difference is generated between the reference electrode and the zirconia electrode in response to this, and this is measured by a potentiometer. It should be noted that the zirconia electrode is filled with a solid electrolyte or electrolytic solution, and oxygen is insufficient in the zirconia electrode during pH measurement, so it is necessary to replenish it from the outside.

ここで従前のジルコニア電極が高温、高圧の溶液中にセ
ットされた場合について言及すると、高温及び高圧のた
めにジルコニア電極の機械的強度が弱くなるとともに、
高圧のためにジルコニア隔膜が変形し易くなり、またジ
ルコニア電極内の固体電解質または電解液における酸素
量が変化して長時間の継続使用が困難になることがあっ
た。
Here, referring to the case where the conventional zirconia electrode is set in a high temperature and high pressure solution, the mechanical strength of the zirconia electrode becomes weak due to the high temperature and high pressure, and
Due to the high pressure, the zirconia diaphragm is easily deformed, and the amount of oxygen in the solid electrolyte or the electrolytic solution in the zirconia electrode may change, which may make continuous use difficult for a long time.

本発明は、上記問題点を解決すること、即ちジルコニア
隔膜を有し高温、高圧(特に高圧)の溶液中にセットし
た場合でも、溶液のペーハが長時間にわたって測定でき
るジルコニア電極及びこれを用いたペーハ測定装置を提
供することを目的としてなされたものである。
The present invention solves the above-mentioned problems, that is, a zirconia electrode having a zirconia diaphragm and capable of measuring the pH of a solution for a long time even when set in a high-temperature, high-pressure (particularly high-pressure) solution The purpose is to provide a pH measuring device.

本発明の別の目的は、上記目的を、測定装置を徒らに複
雑にするようなことなく、従来の測定装置の構成部分を
極力利用することにより、達成することにある。
Another object of the present invention is to achieve the above object by making the most of the components of a conventional measuring device without complicating the measuring device.

(問題点を解決するための手段,作用) 上記目的を達成するために、本第1発明のジルコニア電
極(30)は、溶液(16)のペーハを測定するためにこの溶液
中に注入される先端(55)を有する中空部(53)を備え、少
なくとも先端(55)はジルコニア隔膜(58)から構成され、
中空部(53)に酸素気体または少なくとも酸素を含む気体
を含ませかつこの気体が外部から供給されるように構成
されている。中空部(53)には、従来のような固体電解質
や電解液ではなく、酸素気体(酸素を含む気体でもよ
い)を含ませかつこの気体が外部から供給されるように
したため、固体電解質や電解液において問題となる酸素
量不足は生じない。従って、電極を長時間使用できる。
(Means and Actions for Solving Problems) In order to achieve the above object, the zirconia electrode (30) of the first aspect of the present invention is injected into a solution (16) in order to measure the pH of the solution. A hollow part (53) having a tip (55), at least the tip (55) being composed of a zirconia diaphragm (58),
The hollow portion (53) is configured to contain oxygen gas or a gas containing at least oxygen and to be supplied from the outside. The hollow portion (53) contains oxygen gas (which may be gas containing oxygen) instead of the conventional solid electrolyte or electrolytic solution, and this gas is supplied from the outside, so that the solid electrolyte or electrolytic solution Insufficient oxygen content in the liquid does not occur. Therefore, the electrode can be used for a long time.

また、本第2発明は、圧力容器(14)中の溶液(16)のペー
ハを測定するための前記ジルコニア電極(30)と、溶液中
に注入される照合電極(20)と、ジルコニア電極(30)と照
合電極(20)との電位差から溶液(16)のペーハ値を測定す
るペーハ測定手段(22、24)とを具備するペーハ測定装置
である。上述のようにジルコニア電極(30)の中空部(53)
には、酸素気体を含ませかつこの気体が外部から供給さ
れるようにしたため、固体電解質や電解液において問題
となる酸素量不足は生じない。従って、圧力容器中の溶
液のペーハ測定を長時間にわたって行える。
Further, the second aspect of the present invention provides the zirconia electrode (30) for measuring the pH of the solution (16) in the pressure vessel (14), the reference electrode (20) injected into the solution, and the zirconia electrode ( A pH measuring device comprising a pH measuring means (22, 24) for measuring the pH value of the solution (16) from the potential difference between the electrode (30) and the reference electrode (20). As described above, the hollow part (53) of the zirconia electrode (30)
Since the oxygen gas is contained in and is supplied from the outside, the lack of oxygen which is a problem in the solid electrolyte and the electrolytic solution does not occur. Therefore, the pH of the solution in the pressure vessel can be measured for a long time.

また、本第3発明は、前記ペーハ測定装置に圧力容器(1
4)内の圧力とジルコニア電極(30)の中空部(53)内の気体
の圧力とを平衡させる圧力平衡手段(100)を備えたペー
ハ測定装置である。圧力平衡手段(100)によりジルコニ
ア電極(30)の中空部(53)内の気体の圧力が圧力容器(14)
内の圧力と平衡するので、圧力容器の圧力によるジルコ
ニア電極の変形が生じにくくなり、圧力容器中の溶液の
ペーハ測定を長時間にわたって行える。この構造は、圧
力容器の圧力が高い場合、特に有利である。
The third aspect of the present invention provides a pressure vessel (1
The pH measuring device is equipped with a pressure balancing means (100) for balancing the pressure inside 4) and the gas pressure inside the hollow portion (53) of the zirconia electrode (30). The pressure of the gas in the hollow part (53) of the zirconia electrode (30) is adjusted by the pressure balance means (100) to the pressure vessel (14).
Since it is balanced with the internal pressure, the zirconia electrode is less likely to be deformed by the pressure in the pressure vessel, and the pH of the solution in the pressure vessel can be measured for a long time. This structure is particularly advantageous when the pressure of the pressure vessel is high.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面をもとに説明する。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described based on drawing.

ペーハ測定装置の全体を示す第1図において、ヒータ1
2を有する加熱炉10の中空部には圧力容器本体14が
挿入され、これに所定種類の溶液16が充填されてい
る。圧力容器本体14の開口部には圧力容器蓋板18が
被せられ、これにより本体内が密封状態にセットされ
る。圧力容器蓋板18には照合電極20及びペーハ測定
用のジルコニア隔膜58を有するジルコニア電極30が
挿通され、各々の下端(ジルコニア電極30の場合は第
3図の符号55の部分)は溶液16中に達し、上端は電
位差計22が接続されている。電位差計22にはペーハ
測定器24が接続されている。ジルコニア電極30につ
いては後に詳述する。
In FIG. 1 showing the entire pH measuring device, a heater 1
A pressure vessel main body 14 is inserted into the hollow portion of the heating furnace 10 having 2 and is filled with a solution 16 of a predetermined type. The opening of the pressure vessel body 14 is covered with a pressure vessel cover plate 18, whereby the inside of the body is set in a sealed state. A reference electrode 20 and a zirconia electrode 30 having a zirconia diaphragm 58 for pH measurement are inserted through the pressure vessel cover plate 18, and the lower end of each (in the case of the zirconia electrode 30, the portion 55 in FIG. 3) is in the solution 16. And a potentiometer 22 is connected to the upper end. A pH measuring device 24 is connected to the potentiometer 22. The zirconia electrode 30 will be described in detail later.

圧力容器本体14及び蓋板18の側方には圧力平衡調整
器100が配置され、互いに平衡される一方の圧力が容
器本体14内に、他方の圧力がジルコニア電極30に連
通されている。圧力平衡調整器100にはボンベ160
から酸素が供給されるようになっているが、これについ
ては後に詳述する。
A pressure balance adjuster 100 is arranged on the side of the pressure vessel body 14 and the cover plate 18, and one pressure that is balanced with each other is communicated with the vessel body 14 and the other pressure is communicated with the zirconia electrode 30. The pressure balance regulator 100 has a cylinder 160
Oxygen is supplied from the tank, which will be described later in detail.

次に、第2図をもとにペーハ測定用のジルコニア電極3
0について説明すると、この電極30は円筒状の電極ホ
ルダ32と、その一端の開口部に袋ナット70により取
り付けされた円筒状のガス封入圧力容器46と、ホルダ
の中空部を貫通して延びるジルコニア隔膜58等を含
み、ジルコニア隔膜58は中空とされておりその内側に
中空部53が構成されている。
Next, referring to FIG. 2, a zirconia electrode 3 for pH measurement
No. 0 will be described. The electrode 30 includes a cylindrical electrode holder 32, a cylindrical gas-filled pressure vessel 46 attached to an opening at one end thereof by a cap nut 70, and zirconia extending through a hollow portion of the holder. The zirconia diaphragm 58 is made hollow, including the diaphragm 58 and the like, and the hollow portion 53 is formed inside thereof.

即ち、電極ホルダ32は小径部34、中径部36及び大
径部から成り、小径部34は前記圧力容器蓋板18に形
成された取付け穴40内に螺合されており、中径部36
には冷却水を充填するための環状の水室42が形成され
ている。大径部38の大径穴44にはガス封入圧力容器
46下端の取付け部48が挿入され、つば部50と大径
部38の端面との当接により軸方向位置が決められてい
る。取付け部48と大径部38との間はパッキン52に
よりシールされている。
That is, the electrode holder 32 is composed of a small diameter portion 34, a medium diameter portion 36 and a large diameter portion, and the small diameter portion 34 is screwed into a mounting hole 40 formed in the pressure vessel lid plate 18, and the medium diameter portion 36.
An annular water chamber 42 for filling cooling water is formed therein. The mounting portion 48 at the lower end of the gas filled pressure container 46 is inserted into the large diameter hole 44 of the large diameter portion 38, and the axial position is determined by the contact between the flange portion 50 and the end surface of the large diameter portion 38. A packing 52 seals between the mounting portion 48 and the large diameter portion 38.

取付け部48の下端部49の中空穴部はその直径が先端
(下端)に向かうにつれて漸増しており、ここにジルコ
ニア隔膜58の上端に形成された頭部56が係合してい
る。ジルコニア隔膜58は胴部54と頭部56とから成
り、胴部54は円筒管状で先端(下端)がるつぼ状にさ
れ、未端(上端)に頭部56が形成されている。胴部5
4の下端部の内周面には白金触媒60がコーティングさ
れている。頭部56の直径は取付け部48の下端部49
に係合すべく先端(上端)に向かうにつれて漸減してい
る。ジルコニア隔膜58の首部には隔膜固定キャップ6
1が嵌合され、このキャップ61は上記取付け部48の
下端部49に螺合されている。これにより、ジルコニア
隔膜58が圧力容器46に固定されている。頭部56と
取付け部48の下端部49との間はパッキン64により
シールされている。そして電極ホルダ32と圧力容器4
6とは、円周部66が上記大径部38に螺合し、フラン
ジ部68がつば部50の端面に係合する袋ナット70に
より一体化されている。
The diameter of the hollow hole portion of the lower end portion 49 of the mounting portion 48 gradually increases toward the tip (lower end), and the head portion 56 formed at the upper end of the zirconia diaphragm 58 engages with this. The zirconia diaphragm 58 includes a body portion 54 and a head portion 56. The body portion 54 has a cylindrical tubular shape with a tip (lower end) in a crucible shape, and a head portion 56 is formed at the unend (upper end). Body 5
The platinum catalyst 60 is coated on the inner peripheral surface of the lower end portion of No. 4. The diameter of the head portion 56 is the lower end portion 49 of the mounting portion 48.
Is gradually reduced toward the tip (upper end) to engage with. The zirconia diaphragm 58 has a diaphragm fixing cap 6 on the neck.
1 is fitted, and the cap 61 is screwed to the lower end 49 of the mounting portion 48. As a result, the zirconia diaphragm 58 is fixed to the pressure container 46. A packing 64 seals between the head portion 56 and the lower end portion 49 of the mounting portion 48. And the electrode holder 32 and the pressure vessel 4
The peripheral portion 66 is screwed into the large diameter portion 38, and the flange portion 68 is integrated with the cap nut 6 by the cap nut 70 engaging with the end surface of the collar portion 50.

圧力容器46の上端には大径穴72が形成され、上端か
ら若干下がった部分には半径方向74が形成され、圧力
室76に通じている。大径穴72と圧力室76との間の
段部には、導線80を保持する導線絶縁管82に取り付
けられた絶縁シールプラグ84が着座し、さらにシール
プラグ押え86が嵌合されている。シールプラグ押え8
6と円筒部88との間はパッキン90によってシールさ
れており、シールプラグ84及び押え86は、円筒部8
8に螺合された袋ナット92により圧力容器46に締
付、固定されている。
A large diameter hole 72 is formed at the upper end of the pressure vessel 46, and a radial direction 74 is formed at a portion slightly lower than the upper end, and communicates with the pressure chamber 76. An insulating seal plug 84 attached to a conductor insulating tube 82 holding a conductor 80 is seated on a step portion between the large diameter hole 72 and the pressure chamber 76, and a seal plug retainer 86 is further fitted. Seal plug retainer 8
6 and the cylindrical portion 88 are sealed by a packing 90, and the seal plug 84 and the presser 86 are provided in the cylindrical portion 8
It is fastened and fixed to the pressure vessel 46 by means of a cap nut 92 screwed onto the pressure vessel 8.

絶縁管82はほぼ圧力容器46の圧力室76全長にわた
って延び、これにより保持された導線80の先端にはコ
イル94が接続され、このコイル94はコーティング6
0に弾性的に接触している。なお、導線80の上端は前
記電位差計22(第1図)に連結されている。また、上
記半径方向穴74には気体導入管96が固設されてい
る。
The insulating tube 82 extends substantially over the entire length of the pressure chamber 76 of the pressure vessel 46, and a coil 94 is connected to the end of the lead wire 80 held by the insulating tube 82.
It is in elastic contact with 0. The upper end of the conducting wire 80 is connected to the potentiometer 22 (FIG. 1). A gas introduction pipe 96 is fixedly installed in the radial hole 74.

なお、照合電極20は公知のものであり、詳細について
は例えば本出願人の出願にかかる特公昭60−4130
3等を参照されたい。
The reference electrode 20 is a publicly known one, and the details thereof are described in, for example, Japanese Patent Publication No. 60-4130 filed by the applicant.
Please refer to 3.

次に圧力平衡調整器100について第3図をもとに説明
すると、この調整器100は底板102、本体104、
圧力平衡ピストン106及び蓋体108から成る。底板
102には中心部に段付穴110が形成され、ここにパ
ッキンホルダ109が嵌合保持されている。本体104
は下方に開口した容器形状を呈し、本体104の中空部
に圧力平衡ピストン106が滑合され、このピストン1
06の上方には第1の圧力室112が形成されている。
第1の圧力室112は第1の通路を形成する連通穴13
1及びパイプ(気体導入管)96によりジルコニア電極
30内の中空部53に連通されている ピストン106は軸方向穴114と半径方向穴116と
を有している。本体の円筒部120とピストン106と
の間は二重のパッキン122及び124によりシールさ
れている。ピストン106の下方に第2の圧力室115
が形成され、第2の通路を形成する連通穴133及びパ
イプ97により圧力容器14内の液体16の収容部77
に連通されている。
Next, the pressure balance adjuster 100 will be described with reference to FIG. 3. The adjuster 100 includes a bottom plate 102, a main body 104, and
It consists of a pressure balancing piston 106 and a lid 108. A stepped hole 110 is formed in the center of the bottom plate 102, and a packing holder 109 is fitted and held therein. Body 104
Has a shape of a container opened downward, and a pressure balancing piston 106 is slidably fitted in the hollow portion of the main body 104.
A first pressure chamber 112 is formed above 06.
The first pressure chamber 112 has a communication hole 13 that forms a first passage.
1 and a pipe (gas introduction pipe) 96 communicate with the hollow portion 53 in the zirconia electrode 30. The piston 106 has an axial hole 114 and a radial hole 116. The cylindrical portion 120 of the main body and the piston 106 are sealed by double packings 122 and 124. A second pressure chamber 115 is provided below the piston 106.
Is formed in the pressure vessel 14 by the communication hole 133 and the pipe 97 that form the second passage.
Is in communication with.

圧力平衡ピストン106の下面中心部には中空な微小差
圧ピストン126が設けられ、その中空穴125は上記
軸方向穴114に連通され第3の通路を形成している。
このピストン126は細長い中空棒から成り、上記パッ
キンホルダ110の中空穴内に挿通され、ピストン12
6とホルダ110との間はパッキン129によりシール
されている。
A hollow minute differential pressure piston 126 is provided at the center of the lower surface of the pressure balancing piston 106, and the hollow hole 125 is communicated with the axial hole 114 to form a third passage.
The piston 126 is composed of an elongated hollow rod and is inserted into the hollow hole of the packing holder 110 to
6 and the holder 110 are sealed by a packing 129.

本体104の天井部128には大径及び小径の軸方向穴
130及び132が連続して形成され、大径穴132の
開口部には支持部134が連続して形成され、大径穴1
32の開口部には支持部134が形成されている。穴1
30及び132内には第1の弁棒136が配置され、下
端の弁部138がピストン106の穴114に挿入可能
となり、またつば部135と軸方向穴130の天井部と
の間に配設されたばね140により下方に付勢されてい
る。
Large and small diameter axial holes 130 and 132 are continuously formed in the ceiling portion 128 of the main body 104, and a support portion 134 is continuously formed in the opening portion of the large diameter hole 132.
A support portion 134 is formed in the opening of 32. Hole 1
A first valve stem 136 is disposed within 30 and 132, and a valve portion 138 at the lower end can be inserted into the hole 114 of the piston 106, and is disposed between the collar portion 135 and the ceiling portion of the axial hole 130. The spring 140 is urged downward.

蓋体108には大径及び小径の軸方向穴144及び14
6が形成され、大径穴144には半径方向穴148が連
通している。天井部128の小径穴132から蓋板10
8の穴144及び146にかけて第2の弁棒150が配
置されている。この弁棒150は、下端が上記第1の弁
棒36と当接可能とされ、中間部に弁部152を有し、
上端のばね受け板154と小径穴146の端壁との間に
はばね156が配置されている。また、上記半径方向穴
148に酸素ボンベ160から酸素がパイプ162によ
り供給されるようになっている。
The lid 108 has large and small diameter axial holes 144 and 14
6 is formed, and the large diameter hole 144 communicates with the radial hole 148. From the small diameter hole 132 of the ceiling 128 to the lid plate 10
A second valve stem 150 is arranged over the eight holes 144 and 146. The valve rod 150 has a lower end that can come into contact with the first valve rod 36, and has a valve portion 152 at an intermediate portion,
A spring 156 is arranged between the upper spring receiving plate 154 and the end wall of the small diameter hole 146. Further, oxygen is supplied from the oxygen cylinder 160 to the radial hole 148 by a pipe 162.

次に、本実施例の作用、効果について説明する。Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

ジルコニア隔膜58は酸素イオンの良導体であり、ペー
パを測定すべき溶液16中の水素イオンが酸素イオンと
反応し、ジルコニア隔膜58に膜電位を生ずる。この膜
電位をコイル及び導線を介して電位差計22により測定
し、照合電極20の基準電位と比較し、ペーパ測定器2
4でペーハに換算して表示する。
The zirconia diaphragm 58 is a good conductor of oxygen ions, and the hydrogen ions in the solution 16 whose paper is to be measured react with oxygen ions to generate a membrane potential in the zirconia diaphragm 58. This membrane potential is measured by a potentiometer 22 via a coil and a lead wire, and compared with a reference potential of the reference electrode 20, and the paper measuring device 2
Converted to pH in 4 and displayed.

上記化学反応によりジルコニア隔膜58内の酸素が減少
するので、ここに酸素を補充することが必要となる。こ
こで、圧力容器14内の溶液16圧力をP2とし、圧力
平衡調整器100の第1の圧力室112内の圧力をP1
とし、酸素ボンベ160内の酸素の圧力をP3とする
と、圧力P1とP2の間に差異があっても、圧力平衡調
整器100の作用により、両者は等しくされる。
Oxygen in the zirconia diaphragm 58 is reduced by the above chemical reaction, and it is necessary to supplement oxygen there. Here, the pressure of the solution 16 in the pressure vessel 14 is P 2 , and the pressure in the first pressure chamber 112 of the pressure balance adjuster 100 is P 1
Then, assuming that the pressure of oxygen in the oxygen cylinder 160 is P 3 , even if there is a difference between the pressures P 1 and P 2 , they are equalized by the action of the pressure balance adjuster 100.

即ち、仮に圧力容器14内の溶液16の圧力P2がP1
よりも高くなると、パイプ97を介して第2の圧力室1
15の圧力(P2)が、第1の圧力室112の圧力P1
よりも高くなるので、その差分によりピストン106
は、上方第1の圧力室112側に移動する。すると、ピ
ストン106は、第1の弁棒136の弁部138がピス
トン106の穴114の上端のシート部139に着座し
てこの穴114を閉塞した状態で第1の弁棒136を持
ち上げ、更にこの第1の弁棒136の上端が第2の弁棒
150の下端に当接して第2の弁棒150が上方に持ち
上げられ、弁部152が軸方向穴132の上端のシート
部153から離れるので、酸素ボンベ160からパイプ
162を通して圧力P3の酸素が圧力平衡調整器100
の第1の圧力室112に供給される。この酸素の供給
は、第1の圧力室112内の酸素の圧力P1が圧力容器
14内の溶液16の圧力P2に等しくなるまで行われ
る。そして、圧力P1がP2にほぼ等しくなると、ピス
トン106が下降して元の位置(第3図)に戻り、弁部
152がシート部153に着座して酸素の供給を断つ。
That is, if the pressure P 2 of the solution 16 in the pressure vessel 14 is P 1
Higher than the second pressure chamber 1 through the pipe 97
15 pressure (P 2) is, the pressure P 1 of the first pressure chamber 112
Therefore, the piston 106
Moves to the upper first pressure chamber 112 side. Then, the piston 106 lifts the first valve rod 136 with the valve portion 138 of the first valve rod 136 seated on the seat portion 139 at the upper end of the hole 114 of the piston 106 and closing the hole 114, and The upper end of the first valve rod 136 comes into contact with the lower end of the second valve rod 150, the second valve rod 150 is lifted upward, and the valve portion 152 separates from the seat portion 153 at the upper end of the axial hole 132. Therefore, the oxygen having the pressure P 3 is supplied from the oxygen cylinder 160 through the pipe 162 to the pressure balance regulator 100.
Is supplied to the first pressure chamber 112. This supply of oxygen is performed until the pressure P 1 of oxygen in the first pressure chamber 112 becomes equal to the pressure P 2 of the solution 16 in the pressure vessel 14. Then, when the pressure P 1 becomes substantially equal to P 2 , the piston 106 descends and returns to its original position (FIG. 3), and the valve portion 152 is seated on the seat portion 153 to cut off the supply of oxygen.

これとは反対に、圧力容器14内の圧力P2がP1より
も低くなると、上下の圧力差によりピストン106が下
方に押し下げられ、第1の弁棒136の弁部138がピ
ストン106の穴114の上端のシート部139から離
れる。すると、第1の圧力室112内の酸素が、穴11
4及び中空穴125を通して外界に放出され、第1の圧
力室112の圧力が減少する。そして、第1の圧力室1
12の圧力P1がP2にほぼ等しくなれば、ピストン1
06が上昇して元の位置(第3図)に戻り、弁部138
がシート部139に着座して、酸素の外界への放出を停
止させる。こうして、第1の圧力室112即ちジルコニ
ア隔膜58内の中空部53の圧力P1は、第2の圧力室
115の圧力即ち圧力容器14内の溶液16の圧力P2
にほぼ等しくされ、かつその状態に維持される。
On the contrary, when the pressure P 2 inside the pressure vessel 14 becomes lower than P 1 , the piston 106 is pushed downward due to the pressure difference between the upper and lower sides, and the valve portion 138 of the first valve rod 136 is inserted into the hole of the piston 106. The seat portion 139 at the upper end of 114 is separated. Then, the oxygen in the first pressure chamber 112 becomes
4 and the hollow hole 125, the pressure of the first pressure chamber 112 is reduced by being discharged to the outside. Then, the first pressure chamber 1
If the pressure P 1 of 12 becomes substantially equal to P 2 , the piston 1
06 rises and returns to the original position (FIG. 3), and the valve portion 138
Seats on the seat portion 139 and stops the release of oxygen to the outside. Thus, the pressure P 1 of the first pressure chamber 112, that is, the hollow portion 53 in the zirconia diaphragm 58, is the pressure of the second pressure chamber 115, that is, the pressure P 2 of the solution 16 in the pressure vessel 14.
Is approximately equal to and is maintained in that state.

また、本実施例では、ジルコニア隔膜58の内側の中空
部53の圧力(P1)がその外側即ち圧力容器14内の
圧力(P2)よりも僅かに低くなるように構成されてい
る。このようにすれば、ジルコニア電極は常にその外面
に圧力を受け、これに対抗して内部には圧縮応力を生じ
ることになるからである。そのために差圧ピストン12
6が設けられているのであり、ピストン106の第2の
圧力室115側の面積は、第1の圧力室112側の面積
よりも差圧ピストン126の外径dの分だけ小さくなっ
ている(第3図)。従って、ピストン106が第1と第
2の圧力室112、115間で平衡するとき、第2の圧
力室115の圧力P2は、第1の圧力室112の圧力P
1よりも、差圧ピストン126の外径dの面積に対応す
る力を補う分だけ高くなり、第1の圧力室112の圧力
P1と第2の圧力室115の圧力P2との間にはその外
径dの面積分だけ微少な圧力差が生じる。この差圧ピス
トン126の直径の大きさを適宜選択することにより、
ピストン106に作用する上下方向の力の大きさを調整
することができる。
Further, in this embodiment, the pressure (P 1 ) in the hollow portion 53 inside the zirconia diaphragm 58 is configured to be slightly lower than the pressure (P 2 ) outside the hollow portion 53, that is, in the pressure vessel 14. This is because the zirconia electrode always receives a pressure on its outer surface, and a compressive stress is internally generated against it. Therefore, the differential pressure piston 12
6 is provided, the area of the piston 106 on the second pressure chamber 115 side is smaller than the area of the first pressure chamber 112 side by the outer diameter d of the differential pressure piston 126 ( (Fig. 3). Therefore, when the piston 106 is in equilibrium between the first and second pressure chambers 112 and 115, the pressure P 2 of the second pressure chamber 115 is equal to the pressure P 2 of the first pressure chamber 112.
Than 1, it increased by an amount to compensate for the force corresponding to the area of the outer diameter d of the differential pressure piston 126, between the pressure P 1 of the first pressure chamber 112 and the pressure P 2 of the second pressure chamber 115 Causes a slight pressure difference corresponding to the area of the outer diameter d. By appropriately selecting the size of the diameter of the differential pressure piston 126,
The magnitude of the vertical force acting on the piston 106 can be adjusted.

なお、圧力平衡調整器100は上下両側の圧力室112
と115とに気体と液体のように性質の全く異なるもの
を封入しているが、パッキン122及び124が二重に
介装されているので、気体と液体とが混合する心配は殆
どない。仮に気体または液体が若干でも洩れたときは穴
116及び差圧ピストン126の中空部を通って外部に
排出されることとなる。
The pressure balance adjuster 100 includes pressure chambers 112 on both upper and lower sides.
Gases and liquids having completely different properties, such as gas and liquid, are enclosed in 115 and 115. However, since the packings 122 and 124 are doubly interposed, there is almost no risk of gas and liquid mixing. If even a small amount of gas or liquid leaks, it will be discharged to the outside through the hole 116 and the hollow portion of the differential pressure piston 126.

なお、本発明は上記実施例に限定して解釈されるべきで
はなく、その趣旨を損ねない範囲内において適宜変更、
改良が可能であることは言うまでもない。例えば、ジル
コニア電極及び圧力平衡手段の細部構造や、溶液、気体
の種類は必要に応じて選択できる。
The present invention should not be construed as being limited to the above-mentioned examples, and appropriately changed within a range not impairing the gist thereof,
It goes without saying that improvements are possible. For example, the detailed structure of the zirconia electrode and the pressure balancing means, and the types of solution and gas can be selected as necessary.

以上述べてきたように、本発明によれば、圧力容器内の
溶液の圧力とジルコニア電極内の気体の圧力とを平衡さ
せることができるので、ジルコニア電極を高圧の溶液中
にセットした場合でも、これが破損することはなく、溶
液のペーハが長時間にわたって支障なく測定できる効果
が奏される。
As described above, according to the present invention, since the pressure of the solution in the pressure vessel and the pressure of the gas in the zirconia electrode can be balanced, even when the zirconia electrode is set in a high-pressure solution, This is not damaged, and the pH of the solution can be measured for a long time without any trouble.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す全体図、第2図はその
要部(ジルコニア電極)を示す正面断面図、第3図は別
の要部(圧力平衡器)を示す正面断面図である。 [主要部分の符号の説明] 10:圧力容器 24:ペーハ測定器 20:照合電極 22:電位差計 100:圧力平衡器
FIG. 1 is an overall view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front sectional view showing its main part (zirconia electrode), and FIG. 3 is a front sectional view showing another main part (pressure balancer). Is. [Explanation of Signs of Main Parts] 10: Pressure Vessel 24: pH Measuring Device 20: Reference Electrode 22: Potentiometer 100: Pressure Balancer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】溶液のペーハを測定するためにこの溶液中
に注入される先端を有する中空部を備え、少なくとも前
記先端はジルコニア隔膜から構成され、前記中空部に酸
素気体または少なくとも酸素を含む気体を含ませかつこ
の気体が外部から供給されるように構成したことを特徴
とするジルコニア電極。
1. A hollow part having a tip injected into the solution for measuring the pH of the solution, wherein the tip is composed of a zirconia diaphragm, and oxygen gas or a gas containing at least oxygen is contained in the hollow part. A zirconia electrode characterized in that the gas is contained and the gas is supplied from the outside.
【請求項2】圧力容器中の溶液のペーハを測定するため
にこの溶液中に注入される先端を有する中空部を備え、
少なくとも前記先端はジルコニア隔膜から構成され、前
記中空部に酸素気体または少なくとも酸素を含む気体を
含ませかつこの気体が外部から供給されるように構成し
たジルコニア電極と、 前記溶液中に注入される照合電極と、 前記ジルコニア電極と前記照合電極との電位差から前記
溶液のペーハ値を測定するペーハ測定手段とを具備する
ことを特徴とするペーハ測定装置。
2. A hollow part having a tip which is injected into the solution for measuring the pH of the solution in the pressure vessel,
At least the tip is formed of a zirconia diaphragm, a zirconia electrode configured to contain oxygen gas or a gas containing at least oxygen in the hollow portion and the gas is supplied from the outside, and collation injected into the solution. A pH measuring apparatus comprising: an electrode; and a pH measuring unit that measures a pH value of the solution based on a potential difference between the zirconia electrode and the reference electrode.
【請求項3】圧力容器中の溶液のペーハを測定するため
にこの溶液中に注入される先端を有する中空部を備え、
少なくとも前記先端はジルコニア隔膜から構成され、前
記中空部に酸素気体または少なくとも酸素を含む気体を
含ませかつこの気体が外部から供給されるように構成し
たジルコニア電極と、 前記溶液中に注入される照合電極と、 前記ジルコニア電極と前記照合電極との電位差から前記
溶液のペーハ値を測定するペーハ測定手段と、 前記圧力容器内の圧力と前記ジルコニア電極の中空部内
の気体の圧力とを平衡させる圧力平衡手段とを具備する
ことを特徴とするペーハ測定装置。
3. A hollow portion having a tip which is injected into the solution for measuring the pH of the solution in the pressure vessel,
At least the tip is formed of a zirconia diaphragm, a zirconia electrode configured to contain oxygen gas or a gas containing at least oxygen in the hollow portion and the gas is supplied from the outside, and collation injected into the solution. An electrode, a pH measuring means for measuring the pH value of the solution from the potential difference between the zirconia electrode and the reference electrode, and a pressure balance for balancing the pressure in the pressure vessel and the gas pressure in the hollow portion of the zirconia electrode. And a pH measuring device.
【請求項4】前記ジルコニア電極の中空部内の気体の圧
力が前記圧力容器内の圧力よりも僅かに低く圧力平衡す
ることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載のペー
ハ測定装置。
4. The pH measuring device according to claim 3, wherein the pressure of the gas in the hollow portion of the zirconia electrode is slightly lower than the pressure in the pressure vessel to balance the pressure.
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