特開 2021-167842 参照電極

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-167842(P2021-167842A)

(43)【公開日】2021年10月21日

(54)【発明の名称】参照電極

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/30 20060101AFI20210924BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/30 311Z

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2021-119651(P2021-119651)

(22)【出願日】2021年7月20日

(62)【分割の表示】特願2017-208552(P2017-208552)の分割

【原出願日】2017年10月27日

(71)【出願人】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】中野 和広

(57)【要約】

【課題】測定結果を安定化することができる参照電極を提供することを目的とする。
【解決手段】参照電極は、先端に空洞が形成されたケーシングと、ケーシング内に設けられ、前記ケーシングの先端を介して内部液を滲出させる第１面と第１面に対向する第２面を含む液絡部と、第１面及び第２面が対向する第１方向において、第１面は、空洞と重なる第１領域と、空洞の周囲の前記ケーシングの一部と重なる第２領域とを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端に空洞が形成されたケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、前記ケーシングの前記先端を介して内部液を滲出させる第１面と前記第１面に対向する第２面を含む液絡部と、
前記第１面及び前記第２面が対向する第１方向において、前記第１面は、前記空洞と重なる第１領域と、前記空洞の周囲の前記ケーシングの一部と重なる第２領域とを含む参照電極。

【請求項2】

前記ケーシングは、前記第１方向において前記第１面の前記第２領域と重なり、前記第１面側に張り出した張出部を有する請求項１記載の参照電極。

【請求項3】

前記第１方向から所定の角度傾斜した第２方向から見たときに前記空洞は円形状を有する請求項１又は２記載の参照電極。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象箇所の検査に用いる参照電極に関する。

【背景技術】

【0002】

対象箇所の例えばｐＨを測定する方法として、ＩＳＦＥＴを用いた方法が知られており、このＩＳＦＥＴは、参照電極の電位を基準としてｐＨの測定を行う。

【0003】

参照電極は、銀／塩化銀等からなる内部電極を塩化カリウム溶液に浸し、この塩化カリウム溶液が多孔質材からなる液絡部を介して測定対象に接触するように構成されている。

【0004】

この参照電極としては、特許文献１に示すものが知られており、参照電極の支持管の先端部には、液絡部が設けられている。この支持管の先端部には、円筒状の膜固定部材が螺着されており、液絡部は、膜固定部材の端部に設けられたフランジ部と支持管とによって、周縁部が挟持された状態で固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−４７６４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような参照電極にあっては、液絡部の表面側の空間がフランジ部で包囲されている。このため、参照電極の先端部を例えば養液内に挿入してｐＨ測定を行う際に、フランジ部で包囲された空間内に気泡が溜まってしまう。

【0007】

この場合、液絡部を養液に接触させることができず、測定結果が不安定になるという問題が生じ得る。

【0008】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、測定結果を安定化することができる参照電極を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る参照電極は、先端に空洞が形成されたケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、前記ケーシングの前記先端を介して内部液を滲出させる第１面と前記第１面に対向する第２面を含む液絡部と、前記第１面及び前記第２面が対向する第１方向において、前記第１面は、前記空洞と重なる第１領域と、前記空洞の周囲の前記ケーシングの一部と重なる第２領域とを含んでいる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、液絡部表面がフランジで包囲されている場合と比較して、測定結果を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第一実施形態に係る参照電極を示す斜視図である。

【図2】図１の要部を示す断面図である。

【図3】図２に対応した斜視断面図である。

【図4】第一実施形態に係る開口部を示す平面図である。

【図5】第一実施形態に係る効果を示す説明図である。

【図6】第二実施形態に係る参照電極を示す図２に対応した要部の断面図である。

【図7】図５に対応した斜視断面図である。

【図8】第二実施形態に係る参照電極の要部を示す斜視図である。

【図9】第三実施形態に係る参照電極の要部を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第一実施形態）
以下、第一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、第一実施形態に係る参照電極１０を示す図であり、参照電極１０は、例えば農作物を育てる土壌や水耕栽培の養液のｐＨを測定する際に用いられるものである。

【0013】

この参照電極１０は、測定センサであるＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive Field Effect Transistor）と対で用いられ、ＩＳＦＥＴは、参照電極１０による電位を基準としてｐＨの測定を行う。このＩＳＦＥＴは、参照電極１０のケーシング１２のいずれかの箇所に設けても良い。

【0014】

そして、この測定値に基づいて土壌や養液のｐＨ値を管理することで、農作物の成長に適した環境を形成する。

【0015】

この参照電極１０のケーシング１２は、有底円筒状の胴部１４と、胴部１４の一方Ｉ側に設けられ、胴部１４の先端開口部を閉鎖する半球状の頭部１６とを備えている。ケーシング１２の頭部１６は、ケーシング１２の中心線１８上に位置する最も一方Ｉ側へ突出した部位が頂部２０とされており、頭部表面１６Ａは、頂部２０から外周部へ向かうに従って胴部１４側である他方Ｔ側へ湾曲している。そして、ケーシング１２の胴部１４の底部である基端からは、通信用のケーブル２２が延出している。

【0016】

この参照電極１０は、頭部１６を下向きにして土壌に埋設したり、養液に挿入したりして使用する。頭部１６の頂部２０から外周側へずれた部位には、開口部２４が形成されており、開口部２４の縁は面取りされ面取り部２４Ａが形成されている。

【0017】

開口部２４が設けられた頭部１６の裏側には、図２に示すように、ケーシング１２の内側へ突出する突出部２６が形成されており、この突出部２６には、円形の収容穴２８が形成されている。この収容穴２８は、図２中、上側を示す一方Ｉ側が開口部２４を介して、外部へ連通しており、図２中、下側を示す他方Ｔ側は、開口している。突出部２６の端面には、座繰穴３０が収容穴２８を包囲するように形成されている。

【0018】

この参照電極１０は、ケーシング１２内に容器状のタンク３２を備えており、タンク３２内には、内部液３４が充填されている。この内部液３４内には、内部電極３６が配置されており、内部電極３６は、図示しない制御部に接続されている。内部液３４としては、一例として塩化カリウム（ＫＣｌ）溶液が挙げられ、内部電極３６の素材としては、一例として銀／塩化銀（Ａｇ/ＡｇＣｌ）が挙げられる。

【0019】

タンク３２の天面３８には、リング状に突出したリング部４０が形成されており、リング部４０の中心部からは、円筒状の筒部４２が一方Ｉ側へ延出している。筒部４２内の連通穴４２Ａは、タンク３２内に連通しており、タンク３２内の内部液３４を筒部４２の先端から供給できるように構成されている。

【0020】

タンク３２の天面３８の内面３８Ａは、外周部から連通穴４２Ａへ向かうに従って筒部４２の先端側である一方Ｉ側へ向けて傾斜しており、連通穴４２Ａは、内部電極３６の延長線４４上に配置され、この延長線４４上に液絡部５２が配置されている。これにより、頭部１６を下向きにして参照電極１０を使用する使用時において、内部液３４が連通穴４２Ａに集まるように構成されており、内部液３４が減少した状態でも連通穴４２Ａに集まった内部液３４に内部電極３６が接するように構成されている。

【0021】

筒部４２におけるタンク３２側の基端部は、筒部４２より厚肉の厚肉部４６が形成されており、厚肉部４６より基端側には、厚肉部４６より大径の大径部４８が形成されている。これにより、大径部４８と厚肉部４６との間には、段差４８Ａが形成されており、厚肉部４６に外嵌したＯリング５０の嵌入量が規制されている。

【0022】

この筒部４２の先端には、円柱状の多孔質材で構成された液絡部５２が設けられており、液絡部５２の外径は、筒部４２の外径と略同寸法とされ、１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。筒部４２及び液絡部５２は、熱収縮型のチューブ５４で包囲されており、当該チューブ５４に熱を加えて収縮することで、筒部４２と液絡部５２とが接着剤を用いることなく、チューブ５４によって固定されている。

【0023】

この固定状態において、液絡部５２の一方Ｉ側の一面５２Ａは露出しており、液絡部５２の他方Ｔ側の他面５２Ｂには、タンク３２の筒部４２の端面が当接している。これにより、タンク３２の筒部４２からの内部液３４を他面５２Ｂから液絡部５２へ供給し、一面５２Ａから滲出できるように構成されている。

【0024】

この液絡部５２が取り付けられた筒部４２は、頭部１６の内側から収容穴２８に挿入されており、液絡部５２が収容穴２８に収容されている。この状態において、筒部４２の基端部に設けられた厚肉部４６が頭部１６の突出部２６に設けられた座繰穴３０に挿入され、厚肉部４６に外嵌したＯリング５０が厚肉部４６の外周面及び座繰穴３０の内周面に密着することで、液密性が確保される。

【0025】

また、液絡部５２の一面５２Ａは、頭部１６に設けられた開口部２４に近接して配置され、内部液３４を滲出させる液絡部５２の一方Ｉ側の一面５２Ａは、図３にも示すように、ケーシング１２を構成する頭部１６に露出する。これにより、内部液３４を、液絡部５２を介して、測定対象物である土壌や養液に滲出できるように構成されている。

【0026】

円柱状に形成された液絡部５２の一面５２Ａは、図４に示すように、円形であり、この一面５２Ａを露出させる開口部２４も円形である。円形に形成された一面５２Ａの中心５２Ｃと円形に形成された開口部２４の中心２４Ｃとは、ずれた位置に配置されており、開口部２４は一面５２Ａに対してケーシング１２の頂部２０から外周側へ離れる方向に偏心して配置されている。

【0027】

開口部２４の開口縁部５６の一部は、図２から図４に示したように、液絡部５２上に張り出しており、液絡部５２の一面５２Ａを覆っている。これにより、液絡部５２の一面５２Ａに沿って張り出し、収容穴２８からの液絡部５２の離脱を防止する張出部５８が開口部２４の開口縁部５６によって形成されている。

【0028】

この開口部２４は、図２及び図３に示したように、球面状に形成された頭部表面１６Ａに開設されており、開口部２４の開口縁部５６は、頂部２０から外周側へ離れた部位が頂部２０側の部位より他方Ｔ側に位置する。

【0029】

これにより、液絡部５２の一面５２Ａと面接触する仮想平面ＫＭを想定した際に、仮想平面ＫＭより一方Ｉ側へ突出しない曲面領域Ｒが、頂部２０から最も離れた開口縁部５６の最外部位５６Ａより外周側に形成されている。この曲面領域Ｒによって、液絡部５２の一方Ｉ側の空間６０を一面５２Ａに沿った側方Ｓへ開放する開放部６２が頭部表面１６Ａに形成されている。なお、本実施形態では、開口縁部５６の最外部位５６Ａは仮想平面ＫＭ上に位置するように構成されている。

【0030】

そして、この最外部位５６Ａは、図２に示したように、張出部５８の液絡部５２側の内面５８Ａより他方Ｔ側に位置しており、張出部５８の内面５８Ａは、仮想平面ＫＭより一方Ｉ側に位置する。これにより、成形誤差等によって収容穴２８への液絡部５２の挿入量が変動した場合であっても、最外部位５６Ａが液絡部５２の一面５２Ａより他方Ｔ側に位置した状態を維持できるように構成されている。

【0031】

なお、液絡部５２が収容穴２８の奥まで挿入され、その一面５２Ａが張出部５８の内面５８Ａに当接した状態では、液絡部５２の一面５２Ａは、最外部位５６Ａより一方Ｉ側に位置する。

【0032】

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用について説明する。

【0033】

水耕栽培の養液のｐＨ測定を行う際には、図５に示すように、参照電極１０の頭部１６を下にして養液内に挿入する。この頭部１６に設けられた液絡部５２は、頭部表面１６Ａから後退した位置に設けられており、液絡部５２の一方Ｉ側には窪んだ空間６０が形成されている。このとき、この空間６０がフランジで包囲されていると、空間に溜まった気泡６４が抜けない。

【0034】

そこで、本実施形態において、ケーシング１２を構成する頭部１６には、液絡部５２の一方Ｉ側の空間６０を一面５２Ａに沿った側方Ｓへ開放する開放部６２が形成されている。このため、空間６０内に気泡６４が入ったとしても、この気泡６４を開放部６２から側方Ｓへ逃がすことができる。

【0035】

これにより、液絡部５２から内部液３４を養液に滲出することができるので、養液への内部液３４の滲出が気泡６４によって阻害される場合と比較して、参照電極１０を用いた測定結果を安定化することができる。

【0036】

ここで、液絡部５２を大径化して一面５２Ａの面積を十分に大きくすれば、僅かな気泡６４が存在していても測定結果に与える影響を小さくすることができると思われる。しかし、この一面５２Ａの面積を大きくすると、内部液３４の滲出量が増大し、使用可能期間が短くなる。

【0037】

これを解消するために、液絡部５２を小径化し接着剤でケーシング１２に固定することが考えられるが、この場合、接着剤が毛細管現象により液絡部５２内に侵入し、内部液３４の通過経路が狭くなるという新たな問題が生じ得る。

【0038】

そこで、本実施形態では、収容穴２８に収容された液絡部５２の一面５２Ａ側に張り出す張出部５８を頭部１６に設けることで、液絡部５２の離脱を防止している。このため、外径が５ｍｍと小径な液絡部５２を用いた本実施形態であっても、液絡部５２の予期せぬ脱落を防止しつつ、長期使用を可能とすることができる。

【0039】

また、ケーシング１２から突出させる小径部とケーシング１２内に配置する大径部とを有した凸形状に液絡部５２を加工して、液絡部５２の脱落及び気泡６４の滞留を回避する構成も考えられるが、この場合、液絡部５２の加工コストが増加する。

【0040】

これに対して、本実施形態は、液絡部５２をシンプルな円柱状とすることで、低コスト化を図りつつ、脱落防止効果と測定結果の安定化とを同時に得ることができる。

【0041】

そして、本実施形態では、液絡部５２の一面５２Ａより一方Ｉ側へ突出しない曲面領域Ｒがケーシング１２の頭部表面１６Ａにおける一面５２Ａの周方向の一部に設定され開放部６２が形成されている。

【0042】

このため、図５に示したように、液絡部５２の一方Ｉ側の空間６０から開放部６２を介して排出された気泡６４を、曲面形状の頭部表面１６Ａに沿ってスムースに逃がすことができる。

【0043】

このとき、この参照電極１０を土壌に埋めて土中のｐＨ管理を行う際に、土の粒径が大きな場合であっても、液絡部５２の一面５２Ａと土との接触を容易とすることができ、参照電極１０を用いたｐＨ測定の精度向上に寄与することができる。

【0044】

また、本実施形態では、収容穴２８に収容された液絡部５２の一面５２Ａに対して開口部２４を偏心して配置することで、開口部２４における開口縁部５６の一部で張出部５８を形成することができる。

【0045】

このため、ケーシング１２に張出部５８を別途設ける場合と比較して、構成の簡素化を図ることができる。

【0046】

そして、ケーシング１２の収容穴２８に収容された液絡部５２の他方Ｔ側の他面５２Ｂには、液絡部５２へ内部液３４を供給する為のタンク３２の筒部４２が当接されている。これにより、開口部２４から他方Ｔ側への液絡部５２の後退を抑制することができる。

【0047】

このとき、液絡部５２の一面５２Ａが張出部５８に当接するまで当該液絡部５２の他面５２Ｂをタンク３２の筒部４２で押し込めば、張出部５８と筒部４２とによって液絡部５２を挟持した状態で保持することができる。

【0048】

また、この液絡部５２は、チューブ５４によってタンク３２の筒部４２に固定されている。このため、５ｍｍ以下の小径とされた液絡部５２の収容穴２８への収容が容易であるとともに、収容時において筒部４２からの液絡部５２の離脱を防止することができる。

【0049】

（第二実施形態）
図６から図８は、第二実施形態に係る参照電極１０を示す図であり、第一実施形態と同一又は同等部分については、同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分についてのみ説明する。

【0050】

すなわち、頭部表面１６Ａには、円弧状の突条部７０が収容穴２８の回りに形成されており、突条部７０は、頂部２０側の縁７０Ａが頭部表面１６Ａと一体化されている（図８参照）。

【0051】

この突条部７０には、図６及び図７に示したように、収容穴２８を通過する穴中心２８Ｃへ向けて張り出す張出部５８が一体形成されており、張出部５８の内側に開口部２４が設けられている。

【0052】

突条部７０には、図８に示したように、当該突条部７０を横切る溝７２が形成されている。この溝７２によって張出部５８は、図６及び図７に示したように、頂部２０側の第一張出部５８Ｂと、頂部２０から離れる側の第二張出部５８Ｃとに分離され、第一張出部５８Ｂと第二張出部５８Ｃとが対向して配置されている。

【0053】

また、図８に示したように、両張出部５８Ｂ、５８Ｃ間に形成された溝７２の溝底面７２Ａは、液絡部５２の一面５２Ａと面接触する仮想平面ＫＭ（図２及び図３等参照）より一方Ｉ側へ突出しない位置に形成されており、具体的に溝底面７２Ａは、仮想平面ＫＭ上に形成されている。これにより、両張出部５８Ｂ、５８Ｃ間に形成された液絡部５２の一方Ｉ側の空間６０を一面５２Ａに沿った側方へ開放する第一開放部６２Ａと第二開放部６２Ｂとが形成されている。

【0054】

以上の構成に係る本実施形態においても、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0055】

また、本実施形態では、対向して配置された第一張出部５８Ｂと第二張出部５８Ｃとによって液絡部５２の離脱を防止することができる。このため、図２に示したように、単一の張出部５８が液絡部５２に当接する当接量Ｔ１（当接長又は面積）より、図６に示したように、第一張出部５８Ｂ及び第二張出部５８Ｃが液絡部５２に当接する当接量Ｔ２（当接長又は面積）を増大することができる。これにより、液絡部５２の離脱防止効果を高めることができる。

【0056】

（第三実施形態）
図９は、第三実施形態に係る参照電極１０を示す図であり、第一実施形態と同一又は同等部分については、同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分についてのみ説明する。

【0057】

本実施形態に係る参照電極１０は、収容穴２８が頭部表面１６Ａに貫通しており、収容穴２８の終端で開口部２４が形成されている。この開口部２４の外周部からは、四つの爪８０が突出しており、各爪８０は、頭部表面１６Ａに起立した起立部８０Ａと、起立部８０Ａより収容穴２８を通過する穴中心２８Ｃへ向けて延出した張出部８０Ｂとを備えている。

【0058】

収容穴２８が形成する開口部２４からは、液絡部５２が突出しており、液絡部５２は、各爪８０の張出部８０Ｂによって離脱が防止されている。これにより、液絡部５２の一面５２Ａと面接触する仮想平面を想定した際に、仮想平面より一方Ｉ側へ突出しない領域が頭部表面１６Ａに設定され開放部６２が形成されている。

【0059】

本実施形態にあっても第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0060】

また、本実施形態では、液絡部５２が頭部表面１６Ａより突出するため、液絡部５２の周面からも内部液３４を滲出することができる。

【0061】

なお、各実施形態では、液絡部５２を露出させる開口部２４が球面に設けられた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば平面や傾斜面に開口部２４を設けても良い。

【0062】

また、本実施形態では、球面条に形成された頭部表面１６Ａに開口部２４を設けることで開放部６２を形成したが、これに限定されるものではない。例えば、液絡部５２の一面５２Ａの外周部を包囲する壁面に側方Ｓへ開口する貫通穴を設け、液絡部５２の一方Ｉ側の空間６０を一面５２Ａに沿った側方Ｓへ開放する開放部６２を設けても良い。

【符号の説明】

【0063】

１０ 参照電極
１２ ケーシング
１６Ａ 頭部表面
１８ 中心線
２０ 頂部
２４ 開口部
２８ 収容穴
３２ タンク
３４ 内部液
４２ 筒部
５２ 液絡部
５２Ａ 一面
５２Ｂ 他面
５４ チューブ
５８ 張出部
５８Ｂ 第一張出部
５８Ｃ 第二張出部
６０ 空間
６２ 開放部
６２Ａ 第一開放部
６２Ｂ 第二開放部
６４ 気泡
Ｉ 一方
ＫＭ 仮想平面
Ｒ 曲面領域
Ｓ 側方
Ｔ 他方

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】