濃度測定装置及び方法
【課題】 固体試料中の測定対象物の濃度を非破壊的かつ容易に精度良く測定することが可能な濃度測定装置を提供する。
【解決手段】 濃度測定装置が、第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、各々が第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、第１及び第２の電極の間の電圧と第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるようにハウジングに支持される温度センサと、検出手段により検出された電流値または電圧値と温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、計算した濃度を表示する表示手段と、を備える。
【解決手段】 濃度測定装置が、第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、各々が第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、第１及び第２の電極の間の電圧と第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるようにハウジングに支持される温度センサと、検出手段により検出された電流値または電圧値と温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、計算した濃度を表示する表示手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば魚肉などの塩分濃度を測定するための濃度測定装置及び濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体試料の塩分濃度を測定するために使用される塩分濃度計として、液体試料の電気伝導度を測定し、電気伝導度と塩分濃度の相関から塩分濃度を求めるものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
図９は、従来の塩分濃度測定装置の測定原理を模式的に示す説明図である。同図に示すように、食塩水１０２が充填された容器１０１中に２つの電極１０３，１０４を挿入し、２つの電極１０３，１０４間に電源１０５より交流電圧を印加する。すると、図中の矢印Ｙ１，Ｙ２に示すような経路で食塩水１０２中に電流が流れる。この電流を電流計１０６で測定し、（測定電流）／（印加電圧）を演算することにより、食塩水１０２の電気伝導度ｇを求める。そして、電気伝導度と塩分濃度との対応関係（図８）に基づいて、電気伝導度ｇに対応する塩分濃度を求める。
【特許文献１】特開２００２−５８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、肉や魚の塩干、塩蔵品などの固体試料における塩分濃度を調べる場合、上述した従来の塩分濃度計では、電極が太すぎて試料に挿入できないという問題があった。そのため、固体試料の一部を採取し、水を加えてすりつぶし、これをろ過した液体試料を用いて測定を行わなければならなかった。従って、（１）液体試料を作らなければならないため、測定に時間と手間がかかる、（２）固体試料の一部を採取するため、固体試料に損傷を与えてしまう、などの問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、固体試料中の測定対象物の濃度を非破壊的かつ容易に精度良く測定することが可能な濃度測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本願発明による濃度測定装置は、
固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定するための濃度測定装置であって、
第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、
各々が第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、
第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、
第１及び第２の電極の間の電圧と第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、
第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるようにハウジングに支持される温度センサと、
検出手段により検出された電流値または電圧値と温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、
計算した濃度を表示する表示手段と、
を備える。
【０００７】
好ましくは、第１及び第２の電極の直径が、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、
第１及び第２の電極のハウジングから延伸する部分の長さが、１ｍｍ〜１５ｍｍであり、
第１及び第２の電極が、１ｍｍ〜１０ｍｍの間隔で互いに平行に配置され、
温度センサが、第１及び第２の電極から１ｍｍ〜１０ｍｍ離間して配置されている。
【０００８】
また、好ましくは、第１及び第２の電極が、第１及び第２の貫通孔に焼き嵌めされるか、又は、インサート成形により絶縁部材と一体化されている。
【０００９】
さらに、好ましくは、ハウジングが、電源手段、検出手段、計算手段及び表示手段を含む本体ハウジングと、第１及び第２の電極及び温度センサを支持するプローブハウジングと、を含み、プローブハウジングが、本体ハウジングに着脱可能に接続されている。
【００１０】
また、 本願発明による濃度測定方法は、
固体資料用濃度測定装置を用いて固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定する方法であって、装置は、第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、各々が第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、第１及び第２の電極の間の電圧と第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるようにハウジングに支持される温度センサと、検出手段により検出された電流値または電圧値と温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、を備え、方法は、
固体試料に第１及び第２の電極と温度センサを挿入する工程と、
第１及び第２の電極の間に電力を供給する工程と、
第１及び第２の電極の間の電圧と第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する工程と、
固体試料の温度を測定する工程と、
検出された電流値または電圧値と測定された温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明によれば、細い電極を常に一定の長さ固体試料に挿入することができるため、固体試料中の測定対象物の濃度を非破壊的かつ容易に精度良く測定することが可能な濃度測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態による塩分濃度測定装置１０の外観図である。図示のように、塩分濃度測定装置１０は、本体１２と、本体１２に着脱可能に接続されたプローブ１４と、を備えている。
【００１４】
本体１２は、本体ハウジング１６により全体が覆われる筐体構造を成しており、測定の開始、ゼロ調整などの操作を行うための操作スイッチ１８ａ，１８ｂと、測定結果である塩分濃度を表示するための液晶表示器等の表示部（表示手段）２０と、を備えている。また、本体１２の内部には、後述する検出手段、計算手段などの各種電子部品を実装する基板（図示せず）が設けてある。
【００１５】
プローブ１４は、プローブハウジング２２と、プローブハウジング２２の一端から互いに平行に延伸する第１の電極２４、第２の電極２６および温度センサ２８と、プローブハウジング２２の他端から延伸するケーブル３０と、を備えている。
【００１６】
図２は、プローブハウジング２２の断面図である。図示のように、プローブハウジング２２は、測定者が手で持ちやすい寸法及び形状に作られた筒状部３２と、筒状部３２の一端に支持され、一対の電極２４、２６及び温度センサ２８を支持する絶縁部材３４と、筒状部３２の他端に支持され、ケーブル３０（図１）を支持するブーツ３６と、を含む。筒状部３２と絶縁部材３４は互いに係合しており、筒状部３２と絶縁部材３４の間にはＯリング３８が設けてある。同様に、筒状部３２とブーツ３６は互いに係合し、筒状部３２とブーツ３６の間にはＯリング４０が設けてある。
【００１７】
図３は、筒状部３２から外した状態の絶縁部材３４を示す斜視図である。図４は、図３の絶縁部材３４の背面図である。図５及び図６は、図４の線Ｖ及びＶＩにおける絶縁部材３４の断面図である。
【００１８】
図５に示すように、絶縁部材３４は、固体試料に接触させる平らな端面４２を有し、第１及び第２の電極２４、２６がそれぞれ嵌合する第１及び第２の貫通孔４４、４６と、温度センサ２８が嵌合する第３の貫通孔４８（図６）が形成されている。絶縁部材３４は、例えばＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂）などの絶縁材料からなり、第１及び第２の電極２４、２６の絶縁部材３４から延伸する部分の長さＬ１を画定する。
【００１９】
第１及び第２の電極２４、２６は、例えば真鍮にニッケル下地金メッキを施したものからなり、細長い棒状の形状を有する。より詳細には、第１及び第２の電極２４、２６の直径Ｄ１は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、第１及び第２の電極２４、２６の絶縁部材３４から延伸する部分の長さ（延伸長さ）Ｌ１は１ｍｍ〜１５ｍｍであり、第１及び第２の電極２４、２６の間隔Ｄ２は、１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００２０】
図６に示すように、温度センサ２８は、センサ本体（図示せず）と、センサ本体を覆う、例えばステンレス製の保護部材と、を備えており、細長い棒状の形状を有する。より詳細には、温度センサ２８の直径Ｄ３は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、温度センサ２８の絶縁部材３４から延伸する部分の長さ（延伸長さ）Ｌ２は、第１及び第２の電極２４、２６と同様、１ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。
【００２１】
これらの電極２４、２６及び温度センサ２８は、堅固な材料で細長い棒状に作られ、且つ互いに平行に延伸しているので、固体試料に容易に差し込むことができる。また、固体試料に差し込む電極２４、２６及び温度センサ２８の断面寸法が小さいので、固体試料の損傷を少なくすることができる。
【００２２】
より詳細には、第１及び第２の電極２４、２６は、それぞれ第１及び第２の貫通孔４４、４６の各々に焼き嵌めされている。これにより、電極２４、２６を繰り返し固体試料に挿入しても、電極２４、２６と絶縁部材３４の間に隙間が生じて固体試料に含まれる液体がこの隙間にしみ込むのを防ぐことができる。また、電極２４、２６が絶縁部材３４に対して相対的に移動して電極２４、２６の延伸部分の長さＬ１が変わるのを防ぐことができる。従って、絶縁部材３４の端面４２が固体試料に接触するまで電極２４、２６を試料に差し込むことにより、電極２４、２６の固体試料内に配置される部分の表面積を常に一定とすることができ、塩分濃度を正確に測定することが可能となる。
【００２３】
第３の貫通孔４８は、第１及び第２の貫通孔４４、４６の各々から１ｍｍ〜１０ｍｍの等距離に形成される。温度センサ２８は第３の貫通孔４８に焼き嵌めされ、好ましくは各電極２４、２６から１ｍｍ〜１０ｍｍの位置に固定される。これにより、電極２４、２６間に形成される電場に影響を与えることなく固体試料の測定部位の温度を測定することができ、この温度に応じて正確な塩分濃度を求めることができる。
【００２４】
再び図２を参照すると、プローブハウジング２２内には、各電極２４、２６及び温度センサ２８が接続されたプローブ基板５０が設けてある。プローブ基板５０は、ケーブル３０（図１）に接続され（図２には図示せず）、コネクタ５２（図１）を介して本体１２内部の基板（図示せず）に接続されている。コネクタ５２は、好ましくは耐水形コネクタである。このように、プローブ１４が本体１２に着脱可能に接続されているので、電極２４、２６又は温度センサ２８が破損した場合に、装置全体でなくプローブ１４のみを交換することができる、本体１２からプローブ１４を取り外すことにより装置が携帯し易くなる、等の利点がある。
【００２５】
また、以下に説明する本体１２の構成は、従来の液体試料用の塩分濃度測定装置と概ね同様である。従って、コネクタ５２の本体１２側の部分５２ａを、従来の液体試料用装置におけるサンプルステージと互換可能な形状及び構造とすることにより、本体１２を、従来の液体試料用装置と同様に製造することができる。これにより、固体試料用装置を低コストで製造することが可能となる。
【００２６】
図７は、本体１２内部の基板上に設けられた塩分濃度測定装置１０の制御部５４を示すブロック図である。同図に示すように、制御部５４は、所定の周波数の交流電圧信号を発生する信号発生器（電源手段）５６と、信号発生器５６より出力される交流信号を増幅する出力増幅回路５８と、を備える。出力増幅回路５８の出力端子は、シャント抵抗６０を介して第２の電極２６に接続されている。また、第１の電極２４は、グランドに接地されている。
【００２７】
更に、第２の電極２６は、第２の電極２６に印加される電圧を検出する電圧検出回路（検出手段）６２に接続されている。また、シャント抵抗６０の両端は、電流検出回路（検出手段）６４に接続されており、電流検出回路６４は、シャント抵抗６０に発生する電圧に基づいてシャント抵抗６０に流れる電流を求める。
【００２８】
電流検出回路６４及び電圧検出回路６２の各出力端は、各検出回路で検出されたアナログ信号をディジタル信号に変換するためのＡＤ変換回路６６に接続され、ＡＤ変換回路６６の出力端は計算手段（ＣＰＵ）６８に接続されている。計算手段６８には、図８に示すような電気伝導度と塩分濃度との関係を示す特性データ（検量線の式）が備えられており、また、温度センサ２８が接続されている。
【００２９】
計算手段６８は、電流検出回路６４で検出した電流、及び電圧検出回路６２で検出した電圧に基づき、第２の電極２６と第１の電極２４の間の固体試料の電気伝導度ｇを求める。計算手段６８は更に、特性データに電気伝導度ｇを代入して得られた値を、温度センサ２８で検出した固体材料の温度Ｔに応じて補正することにより、固体材料の塩分濃度を求める。
【００３０】
表示部２０は、計算手段６８で求めた塩分濃度を表示する。
【００３１】
次に、上記のように構成された塩分濃度測定装置１０の処理動作について説明する。
【００３２】
第１及び第２の電極２４、２６を固体試料に差し込んだ状態で、計算手段６８から信号発生器５６に起動信号が送られると、信号発生器５６より所定周波数の交流の電圧信号が出力される。
【００３３】
出力された電圧信号は、出力増幅回路５８により増幅された後、シャント抵抗６０を介して第２の電極２６に印加される。第１の電極２４はグランドに接地されているので、固体試料中において第２の電極２６から第１の電極２４に向けて電流が流れる。
【００３４】
２つの電極２４、２６間を流れる電流がシャント抵抗６０に流れることにより、シャント抵抗６０の両端には、この電流に比例した大きさの電圧が発生する。電流検出回路６４では、シャント抵抗６０に生じる電圧とシャント抵抗６０の抵抗値に基づいてシャント抵抗６０に流れる電流が検出される。検出された電流データはＡＤ変換回路６６でディジタル化され、計算手段６８に出力される。
【００３５】
また、第２の電極２６に生じる電圧は電圧検出回路６２で検出される。検出された電圧はＡＤ変換回路６６でディジタル化され、計算手段６８に出力される。更に、温度センサ２８で測定された固体試料の温度Ｔが計算手段６８に送られる。
【００３６】
その後、計算手段６８では、検出された電圧（Ｖ）と電流（Ｉ）から、ｇ＝Ｉ／Ｖの関係式を用いて電気伝導度ｇが求められる。この電気伝導度ｇは、図８に示すような特性データに代入され、得られた値が固体試料の温度Ｔにより補正されることにより、塩分濃度が求られる。塩分濃度データは表示部２０に出力され、表示部２０に固体試料の塩分濃度が表示される。
【００３７】
このように、本実施形態による塩分濃度測定装置１０では、電極２４、２６及び温度センサ２８は、堅固な材料で細長い棒状に作られ、且つ互いに平行に延伸しているので、固体試料に容易に差し込むことができる。従って、従来に比べて測定作業を簡素化することができる。
【００３８】
また、固体試料に差し込む電極２４、２６及び温度センサ２８の断面寸法が小さいので、固体試料の損傷を少なくすることができる。従って、測定に使用した固体試料を廃棄しなくてもよくなる。
【００３９】
更に、電極２４、２６が絶縁部材３４の貫通孔４４、４６に焼き嵌めされているので、電極２４、２６と絶縁部材３４の間に隙間が生じること、及び電極２４、２６が絶縁部材３４に対して相対的に移動して電極２４、２６の延伸長さＬ１が変わることが防止される。従って、絶縁部材３４の端面４２が固体試料に接触するまで電極２４、２６を試料に差し込むことにより、電極２４、２６の固体試料内に配置される部分の表面積を常に一定とすることができ、塩分濃度を正確に測定することが可能となる。
【００４０】
また、温度センサ２８が絶縁部材３４の貫通孔４８に焼き嵌めされ、各電極２４、２６から所定の距離に配置されるので、電極２４、２６間に形成される電場に影響を与えることなく固体試料の測定部位の温度を測定することが可能となる。従って、固体試料の温度に応じて正確な塩分濃度を求めることができる。
【００４１】
更に、プローブ１４が本体１２に着脱可能に接続されているので、電極２４、２６又は温度センサ２８が破損した場合に、装置全体でなくプローブ１４のみを交換することができる、本体１２からプローブ１４を取り外すことにより装置が携帯し易くなる、等の利点がある。
【実施例１】
【００４２】
固体材料として塩分濃度の異なるサケの切り身を用い、本願発明による固体試料用の塩分濃度測定装置で測定した塩分濃度を、従来の液体試料用の塩分濃度測定装置で測定した塩分濃度と比較した。
【００４３】
より詳細には、ロシア産のベニザケのドレスを３枚におろし、背側の中央部分を２ｃｍ幅に切り、複数の切り身を用意した。それぞれの切り身を、２０％の塩水に５分間、１５分間、３０分間、１時間、２時間、８時間、１６時間浸漬したもの、２５％の塩水に２時間、３時間、４時間、５時間、１６時間、２４時間浸漬したもの、１５％の塩水に１０分間、８時間、１６時間浸漬したものを、それぞれ真空パックにして冷蔵庫に約１日保管した。
【００４４】
その後、まず本願発明による固体試料用の装置（第１及び第２電極の直径：０．５ｍｍ
第１及び第２電極の長さ：５ｍｍ、第１及び第２電極の間隔：２．５ｍｍ、第１及び第２電極と温度計との間隔：５ｍｍ）を用いて、切り身の温度が５℃、１０℃、１５℃、２０℃の状態で、それぞれの切り身の塩分濃度を計算した。
【００４５】
次に、それぞれの切り身から固体試料用装置での測定に使用した部位を含む３ｃｍ×３ｃｍ×２ｃｍ（２０ｇ程度）の試料を採取して液体試料を作り、それらの塩分濃度を従来の液体試料用の装置を用いて測定した。
【００４６】
表１は、従来の装置で測定した塩分濃度ｇ１と、温度が５℃、１０℃、１５℃、２０℃の切り身を用いて本願発明による装置で測定した塩分濃度ｇ２と、を示す。
【表１】
【００４７】
表１に示されるように、試料がいずれの温度の場合でも、本願発明による装置で測定した塩分濃度ｇ２は、従来の装置で測定した塩分濃度ｇ１と概ね良く一致している。より詳細には、塩分濃度ｇ１、ｇ２の相関係数はいずれの温度でも０．９６以上であった。また、本願発明による装置で測定した塩分濃度ｇ２の従来の装置で測定した塩分濃度ｇ１に対する比ｇ２／ｇ１は、許容範囲は０．７〜１．５であるが、驚くべきことに、０．８０〜１．３５であった。従って、本願発明による塩分濃度測定装置により、固体試料の温度が異なる場合でも固体試料の塩分濃度を、精度よく検出できることがわかる。
【００４８】
要するに、本願発明による濃度測定装置１０は以下の特徴を有する。
【００４９】
１． 固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定するための濃度測定装置１０であって、
第１及び第２の貫通孔４４，４６を有する絶縁部材３４を含むハウジング２２と、
各々が第１及び第２の貫通孔４４，４６の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材３４から延伸する第１及び第２の棒状の電極２４，２６と、
第１及び第２の電極２４，２６の間に電力を供給する電源手段５６と、
第１及び第２の電極２４，２６の間の電圧と第１及び第２の電極２４，２６の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段６２，６４と、
第１及び第２の電極２４，２６と共に固体試料に挿入されるようにハウジング２２に支持される温度センサ２８と、
検出手段６２，６４により検出された電流値または電圧値と温度センサ２８によって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段６８と、
計算した濃度を表示する表示手段２０と、
を備える。
【００５０】
２． 第１及び第２の電極２４，２６の直径Ｄ１が、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、
第１及び第２の電極２４，２６のハウジング２２から延伸する部分の長さＬ１が、１ｍｍ〜１５ｍｍであり、
第１及び第２の電極２４，２６が、１ｍｍ〜１０ｍｍの間隔Ｄ２で互いに平行に配置され、
温度センサ２８が、第１及び第２の電極２４，２６から１ｍｍ〜１０ｍｍ離間して配置されている。
【００５１】
３． 第１及び第２の電極２４，２６が、第１及び第２の貫通孔４４，４６に焼き嵌めされるか、又は、インサート成形により絶縁部材３４と一体化されている。
【００５２】
４． ハウジングが、電源手段、検出手段、計算手段及び表示手段を含む本体ハウジング１６と、第１及び第２の電極２４，２６及び温度センサ２８を支持するプローブハウジング２２と、を含み、プローブハウジング２２が、本体ハウジング１６に着脱可能に接続されている。
【００５３】
また、本願発明による濃度測定方法は以下の特徴を有する。
【００５４】
５． 固体資料用濃度測定装置１０を用いて固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定する方法であって、装置は、第１及び第２の貫通孔４４，４６を有する絶縁部材３４を含むハウジング２２と、各々が第１及び第２の貫通孔４４，４６の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材３４から延伸する第１及び第２の棒状の電極２４，２６と、第１及び第２の電極２４，２６の間に電力を供給する電源手段５６と、第１及び第２の電極２４，２６の間の電圧と第１及び第２の電極２４，２６の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段６２，６４と、第１及び第２の電極２４，２６と共に固体試料に挿入されるようにハウジング２２に支持される温度センサ２８と、検出手段６２，６４により検出された電流値または電圧値と温度センサ２８によって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段６８と、を備え、方法は、
固体試料に第１及び第２の電極２４，２６と温度センサ２８を挿入する工程と、
第１及び第２の電極２４，２６の間に電力を供給する工程と、
第１及び第２の電極２４，２６の間の電圧と第１及び第２の電極２４，２６の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する工程と、
固体試料の温度を測定する工程と、
検出された電流値または電圧値と測定された温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する工程と、
を含む。
【００５５】
そして、上記特徴により、本願発明による濃度測定装置は以下の効果を奏する。
【００５６】
１．測定作業を容易にすることができる。
【００５７】
２．固体試料の損傷を少なくすることができる。
【００５８】
３．濃度を精度良く測定することができる。
【００５９】
４．プローブが交換可能である。
【００６０】
５．装置を低コストで製造することができる。
【００６１】
６．装置が携帯し易い。
【００６２】
以上、本発明の濃度測定装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００６３】
例えば、上記した実施形態では、電極及び温度センサが焼き嵌めにより絶縁部材に固定されているが、インサートモールド成形により絶縁部材を電極及び温度センサと一体化させてもよいし、電極及び温度センサを絶縁部材の貫通孔に圧入してもよい。この場合、電極及び温度センサが引っ込まないように、プローブハウジング内にアンカーを設けることが好ましい。
【００６４】
また、上記した実施形態では、絶縁部材がＡＢＳ樹脂製であるが、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）樹脂（アセタール樹脂）などの材料も絶縁部材として使用可能である。
【００６５】
更に、上記した実施形態では、電圧検出回路を用いて２つの電極間の電圧を測定する構成としたが、出力増幅回路より出力される電圧を、２つの電極間の電圧であるものとして電気導電率を測定することも可能である。このような構成とすれば、電圧検出回路を省略できるので、回路構成を簡素化することができる。
【００６６】
また、上記した実施形態では、信号発生器より一定レベルの交流電圧信号を出力し、このときに流れる電流に基づいて電気導電率を求めるようにしたが、信号発生器より一定レベルの交流電流信号を出力し、このときに２つの電極間に生じる電圧を測定することにより、電気導電率を求めるようにしても良い。
【００６７】
更に、上記した実施形態では、食塩水中に含まれる塩分濃度を測定する塩分濃度測定装置を例に挙げて説明したが、本発明に係る濃度測定装置は、これに限定されるものではなく、液体中に溶解した物質でその濃度に応じて電気導電率が変化する他の測定対象物についても採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
固体試料中の塩分濃度を簡単且つ正確に測定する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態による濃度測定装置の外観図である。
【図２】プローブハウジングの断面図である。
【図３】筒状部から外した状態の絶縁部材を示す斜視図である。
【図４】図３の絶縁部材の背面図である。
【図５】図４の線Ｖにおける絶縁部材の断面図である。
【図６】図４の線ＶＩにおける絶縁部材の断面図である。
【図７】濃度測定装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】塩分濃度と電気伝導度との関係を示す特性図である。
【図９】従来の塩分濃度測定装置の測定原理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 塩分濃度測定装置（濃度測定装置）
１２ 本体
１４ プローブ
１６ 本体ハウジング
１８ａ，１８ｂ 操作スイッチ
２０ 表示部（表示手段）
２２ プローブハウジング
２４ 第１の電極
２６ 第２の電極
２８ 温度センサ
３０ ケーブル
３２ 筒状部
３４ 絶縁部材
３６ ブーツ
３８，４０ Ｏリング
４２ 端面
４４ 第１の貫通孔
４６ 第２の貫通孔
４８ 第３の貫通孔
５０ プローブ基板
５２ コネクタ
５４ 制御部
５６ 信号発生器（電源手段）
５８ 出力増幅回路
６０ シャント抵抗
６２ 電圧検出回路
６４ 電流検出回路
６６ ＡＤ変換回路
６８ 計算手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば魚肉などの塩分濃度を測定するための濃度測定装置及び濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体試料の塩分濃度を測定するために使用される塩分濃度計として、液体試料の電気伝導度を測定し、電気伝導度と塩分濃度の相関から塩分濃度を求めるものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
図９は、従来の塩分濃度測定装置の測定原理を模式的に示す説明図である。同図に示すように、食塩水１０２が充填された容器１０１中に２つの電極１０３，１０４を挿入し、２つの電極１０３，１０４間に電源１０５より交流電圧を印加する。すると、図中の矢印Ｙ１，Ｙ２に示すような経路で食塩水１０２中に電流が流れる。この電流を電流計１０６で測定し、（測定電流）／（印加電圧）を演算することにより、食塩水１０２の電気伝導度ｇを求める。そして、電気伝導度と塩分濃度との対応関係（図８）に基づいて、電気伝導度ｇに対応する塩分濃度を求める。
【特許文献１】特開２００２−５８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、肉や魚の塩干、塩蔵品などの固体試料における塩分濃度を調べる場合、上述した従来の塩分濃度計では、電極が太すぎて試料に挿入できないという問題があった。そのため、固体試料の一部を採取し、水を加えてすりつぶし、これをろ過した液体試料を用いて測定を行わなければならなかった。従って、（１）液体試料を作らなければならないため、測定に時間と手間がかかる、（２）固体試料の一部を採取するため、固体試料に損傷を与えてしまう、などの問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、固体試料中の測定対象物の濃度を非破壊的かつ容易に精度良く測定することが可能な濃度測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本願発明による濃度測定装置は、
固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定するための濃度測定装置であって、
第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、
各々が第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、
第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、
第１及び第２の電極の間の電圧と第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、
第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるようにハウジングに支持される温度センサと、
検出手段により検出された電流値または電圧値と温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、
計算した濃度を表示する表示手段と、
を備える。
【０００７】
好ましくは、第１及び第２の電極の直径が、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、
第１及び第２の電極のハウジングから延伸する部分の長さが、１ｍｍ〜１５ｍｍであり、
第１及び第２の電極が、１ｍｍ〜１０ｍｍの間隔で互いに平行に配置され、
温度センサが、第１及び第２の電極から１ｍｍ〜１０ｍｍ離間して配置されている。
【０００８】
また、好ましくは、第１及び第２の電極が、第１及び第２の貫通孔に焼き嵌めされるか、又は、インサート成形により絶縁部材と一体化されている。
【０００９】
さらに、好ましくは、ハウジングが、電源手段、検出手段、計算手段及び表示手段を含む本体ハウジングと、第１及び第２の電極及び温度センサを支持するプローブハウジングと、を含み、プローブハウジングが、本体ハウジングに着脱可能に接続されている。
【００１０】
また、 本願発明による濃度測定方法は、
固体資料用濃度測定装置を用いて固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定する方法であって、装置は、第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、各々が第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、第１及び第２の電極の間の電圧と第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるようにハウジングに支持される温度センサと、検出手段により検出された電流値または電圧値と温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、を備え、方法は、
固体試料に第１及び第２の電極と温度センサを挿入する工程と、
第１及び第２の電極の間に電力を供給する工程と、
第１及び第２の電極の間の電圧と第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する工程と、
固体試料の温度を測定する工程と、
検出された電流値または電圧値と測定された温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明によれば、細い電極を常に一定の長さ固体試料に挿入することができるため、固体試料中の測定対象物の濃度を非破壊的かつ容易に精度良く測定することが可能な濃度測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態による塩分濃度測定装置１０の外観図である。図示のように、塩分濃度測定装置１０は、本体１２と、本体１２に着脱可能に接続されたプローブ１４と、を備えている。
【００１４】
本体１２は、本体ハウジング１６により全体が覆われる筐体構造を成しており、測定の開始、ゼロ調整などの操作を行うための操作スイッチ１８ａ，１８ｂと、測定結果である塩分濃度を表示するための液晶表示器等の表示部（表示手段）２０と、を備えている。また、本体１２の内部には、後述する検出手段、計算手段などの各種電子部品を実装する基板（図示せず）が設けてある。
【００１５】
プローブ１４は、プローブハウジング２２と、プローブハウジング２２の一端から互いに平行に延伸する第１の電極２４、第２の電極２６および温度センサ２８と、プローブハウジング２２の他端から延伸するケーブル３０と、を備えている。
【００１６】
図２は、プローブハウジング２２の断面図である。図示のように、プローブハウジング２２は、測定者が手で持ちやすい寸法及び形状に作られた筒状部３２と、筒状部３２の一端に支持され、一対の電極２４、２６及び温度センサ２８を支持する絶縁部材３４と、筒状部３２の他端に支持され、ケーブル３０（図１）を支持するブーツ３６と、を含む。筒状部３２と絶縁部材３４は互いに係合しており、筒状部３２と絶縁部材３４の間にはＯリング３８が設けてある。同様に、筒状部３２とブーツ３６は互いに係合し、筒状部３２とブーツ３６の間にはＯリング４０が設けてある。
【００１７】
図３は、筒状部３２から外した状態の絶縁部材３４を示す斜視図である。図４は、図３の絶縁部材３４の背面図である。図５及び図６は、図４の線Ｖ及びＶＩにおける絶縁部材３４の断面図である。
【００１８】
図５に示すように、絶縁部材３４は、固体試料に接触させる平らな端面４２を有し、第１及び第２の電極２４、２６がそれぞれ嵌合する第１及び第２の貫通孔４４、４６と、温度センサ２８が嵌合する第３の貫通孔４８（図６）が形成されている。絶縁部材３４は、例えばＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂）などの絶縁材料からなり、第１及び第２の電極２４、２６の絶縁部材３４から延伸する部分の長さＬ１を画定する。
【００１９】
第１及び第２の電極２４、２６は、例えば真鍮にニッケル下地金メッキを施したものからなり、細長い棒状の形状を有する。より詳細には、第１及び第２の電極２４、２６の直径Ｄ１は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、第１及び第２の電極２４、２６の絶縁部材３４から延伸する部分の長さ（延伸長さ）Ｌ１は１ｍｍ〜１５ｍｍであり、第１及び第２の電極２４、２６の間隔Ｄ２は、１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００２０】
図６に示すように、温度センサ２８は、センサ本体（図示せず）と、センサ本体を覆う、例えばステンレス製の保護部材と、を備えており、細長い棒状の形状を有する。より詳細には、温度センサ２８の直径Ｄ３は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、温度センサ２８の絶縁部材３４から延伸する部分の長さ（延伸長さ）Ｌ２は、第１及び第２の電極２４、２６と同様、１ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。
【００２１】
これらの電極２４、２６及び温度センサ２８は、堅固な材料で細長い棒状に作られ、且つ互いに平行に延伸しているので、固体試料に容易に差し込むことができる。また、固体試料に差し込む電極２４、２６及び温度センサ２８の断面寸法が小さいので、固体試料の損傷を少なくすることができる。
【００２２】
より詳細には、第１及び第２の電極２４、２６は、それぞれ第１及び第２の貫通孔４４、４６の各々に焼き嵌めされている。これにより、電極２４、２６を繰り返し固体試料に挿入しても、電極２４、２６と絶縁部材３４の間に隙間が生じて固体試料に含まれる液体がこの隙間にしみ込むのを防ぐことができる。また、電極２４、２６が絶縁部材３４に対して相対的に移動して電極２４、２６の延伸部分の長さＬ１が変わるのを防ぐことができる。従って、絶縁部材３４の端面４２が固体試料に接触するまで電極２４、２６を試料に差し込むことにより、電極２４、２６の固体試料内に配置される部分の表面積を常に一定とすることができ、塩分濃度を正確に測定することが可能となる。
【００２３】
第３の貫通孔４８は、第１及び第２の貫通孔４４、４６の各々から１ｍｍ〜１０ｍｍの等距離に形成される。温度センサ２８は第３の貫通孔４８に焼き嵌めされ、好ましくは各電極２４、２６から１ｍｍ〜１０ｍｍの位置に固定される。これにより、電極２４、２６間に形成される電場に影響を与えることなく固体試料の測定部位の温度を測定することができ、この温度に応じて正確な塩分濃度を求めることができる。
【００２４】
再び図２を参照すると、プローブハウジング２２内には、各電極２４、２６及び温度センサ２８が接続されたプローブ基板５０が設けてある。プローブ基板５０は、ケーブル３０（図１）に接続され（図２には図示せず）、コネクタ５２（図１）を介して本体１２内部の基板（図示せず）に接続されている。コネクタ５２は、好ましくは耐水形コネクタである。このように、プローブ１４が本体１２に着脱可能に接続されているので、電極２４、２６又は温度センサ２８が破損した場合に、装置全体でなくプローブ１４のみを交換することができる、本体１２からプローブ１４を取り外すことにより装置が携帯し易くなる、等の利点がある。
【００２５】
また、以下に説明する本体１２の構成は、従来の液体試料用の塩分濃度測定装置と概ね同様である。従って、コネクタ５２の本体１２側の部分５２ａを、従来の液体試料用装置におけるサンプルステージと互換可能な形状及び構造とすることにより、本体１２を、従来の液体試料用装置と同様に製造することができる。これにより、固体試料用装置を低コストで製造することが可能となる。
【００２６】
図７は、本体１２内部の基板上に設けられた塩分濃度測定装置１０の制御部５４を示すブロック図である。同図に示すように、制御部５４は、所定の周波数の交流電圧信号を発生する信号発生器（電源手段）５６と、信号発生器５６より出力される交流信号を増幅する出力増幅回路５８と、を備える。出力増幅回路５８の出力端子は、シャント抵抗６０を介して第２の電極２６に接続されている。また、第１の電極２４は、グランドに接地されている。
【００２７】
更に、第２の電極２６は、第２の電極２６に印加される電圧を検出する電圧検出回路（検出手段）６２に接続されている。また、シャント抵抗６０の両端は、電流検出回路（検出手段）６４に接続されており、電流検出回路６４は、シャント抵抗６０に発生する電圧に基づいてシャント抵抗６０に流れる電流を求める。
【００２８】
電流検出回路６４及び電圧検出回路６２の各出力端は、各検出回路で検出されたアナログ信号をディジタル信号に変換するためのＡＤ変換回路６６に接続され、ＡＤ変換回路６６の出力端は計算手段（ＣＰＵ）６８に接続されている。計算手段６８には、図８に示すような電気伝導度と塩分濃度との関係を示す特性データ（検量線の式）が備えられており、また、温度センサ２８が接続されている。
【００２９】
計算手段６８は、電流検出回路６４で検出した電流、及び電圧検出回路６２で検出した電圧に基づき、第２の電極２６と第１の電極２４の間の固体試料の電気伝導度ｇを求める。計算手段６８は更に、特性データに電気伝導度ｇを代入して得られた値を、温度センサ２８で検出した固体材料の温度Ｔに応じて補正することにより、固体材料の塩分濃度を求める。
【００３０】
表示部２０は、計算手段６８で求めた塩分濃度を表示する。
【００３１】
次に、上記のように構成された塩分濃度測定装置１０の処理動作について説明する。
【００３２】
第１及び第２の電極２４、２６を固体試料に差し込んだ状態で、計算手段６８から信号発生器５６に起動信号が送られると、信号発生器５６より所定周波数の交流の電圧信号が出力される。
【００３３】
出力された電圧信号は、出力増幅回路５８により増幅された後、シャント抵抗６０を介して第２の電極２６に印加される。第１の電極２４はグランドに接地されているので、固体試料中において第２の電極２６から第１の電極２４に向けて電流が流れる。
【００３４】
２つの電極２４、２６間を流れる電流がシャント抵抗６０に流れることにより、シャント抵抗６０の両端には、この電流に比例した大きさの電圧が発生する。電流検出回路６４では、シャント抵抗６０に生じる電圧とシャント抵抗６０の抵抗値に基づいてシャント抵抗６０に流れる電流が検出される。検出された電流データはＡＤ変換回路６６でディジタル化され、計算手段６８に出力される。
【００３５】
また、第２の電極２６に生じる電圧は電圧検出回路６２で検出される。検出された電圧はＡＤ変換回路６６でディジタル化され、計算手段６８に出力される。更に、温度センサ２８で測定された固体試料の温度Ｔが計算手段６８に送られる。
【００３６】
その後、計算手段６８では、検出された電圧（Ｖ）と電流（Ｉ）から、ｇ＝Ｉ／Ｖの関係式を用いて電気伝導度ｇが求められる。この電気伝導度ｇは、図８に示すような特性データに代入され、得られた値が固体試料の温度Ｔにより補正されることにより、塩分濃度が求られる。塩分濃度データは表示部２０に出力され、表示部２０に固体試料の塩分濃度が表示される。
【００３７】
このように、本実施形態による塩分濃度測定装置１０では、電極２４、２６及び温度センサ２８は、堅固な材料で細長い棒状に作られ、且つ互いに平行に延伸しているので、固体試料に容易に差し込むことができる。従って、従来に比べて測定作業を簡素化することができる。
【００３８】
また、固体試料に差し込む電極２４、２６及び温度センサ２８の断面寸法が小さいので、固体試料の損傷を少なくすることができる。従って、測定に使用した固体試料を廃棄しなくてもよくなる。
【００３９】
更に、電極２４、２６が絶縁部材３４の貫通孔４４、４６に焼き嵌めされているので、電極２４、２６と絶縁部材３４の間に隙間が生じること、及び電極２４、２６が絶縁部材３４に対して相対的に移動して電極２４、２６の延伸長さＬ１が変わることが防止される。従って、絶縁部材３４の端面４２が固体試料に接触するまで電極２４、２６を試料に差し込むことにより、電極２４、２６の固体試料内に配置される部分の表面積を常に一定とすることができ、塩分濃度を正確に測定することが可能となる。
【００４０】
また、温度センサ２８が絶縁部材３４の貫通孔４８に焼き嵌めされ、各電極２４、２６から所定の距離に配置されるので、電極２４、２６間に形成される電場に影響を与えることなく固体試料の測定部位の温度を測定することが可能となる。従って、固体試料の温度に応じて正確な塩分濃度を求めることができる。
【００４１】
更に、プローブ１４が本体１２に着脱可能に接続されているので、電極２４、２６又は温度センサ２８が破損した場合に、装置全体でなくプローブ１４のみを交換することができる、本体１２からプローブ１４を取り外すことにより装置が携帯し易くなる、等の利点がある。
【実施例１】
【００４２】
固体材料として塩分濃度の異なるサケの切り身を用い、本願発明による固体試料用の塩分濃度測定装置で測定した塩分濃度を、従来の液体試料用の塩分濃度測定装置で測定した塩分濃度と比較した。
【００４３】
より詳細には、ロシア産のベニザケのドレスを３枚におろし、背側の中央部分を２ｃｍ幅に切り、複数の切り身を用意した。それぞれの切り身を、２０％の塩水に５分間、１５分間、３０分間、１時間、２時間、８時間、１６時間浸漬したもの、２５％の塩水に２時間、３時間、４時間、５時間、１６時間、２４時間浸漬したもの、１５％の塩水に１０分間、８時間、１６時間浸漬したものを、それぞれ真空パックにして冷蔵庫に約１日保管した。
【００４４】
その後、まず本願発明による固体試料用の装置（第１及び第２電極の直径：０．５ｍｍ
第１及び第２電極の長さ：５ｍｍ、第１及び第２電極の間隔：２．５ｍｍ、第１及び第２電極と温度計との間隔：５ｍｍ）を用いて、切り身の温度が５℃、１０℃、１５℃、２０℃の状態で、それぞれの切り身の塩分濃度を計算した。
【００４５】
次に、それぞれの切り身から固体試料用装置での測定に使用した部位を含む３ｃｍ×３ｃｍ×２ｃｍ（２０ｇ程度）の試料を採取して液体試料を作り、それらの塩分濃度を従来の液体試料用の装置を用いて測定した。
【００４６】
表１は、従来の装置で測定した塩分濃度ｇ１と、温度が５℃、１０℃、１５℃、２０℃の切り身を用いて本願発明による装置で測定した塩分濃度ｇ２と、を示す。
【表１】
【００４７】
表１に示されるように、試料がいずれの温度の場合でも、本願発明による装置で測定した塩分濃度ｇ２は、従来の装置で測定した塩分濃度ｇ１と概ね良く一致している。より詳細には、塩分濃度ｇ１、ｇ２の相関係数はいずれの温度でも０．９６以上であった。また、本願発明による装置で測定した塩分濃度ｇ２の従来の装置で測定した塩分濃度ｇ１に対する比ｇ２／ｇ１は、許容範囲は０．７〜１．５であるが、驚くべきことに、０．８０〜１．３５であった。従って、本願発明による塩分濃度測定装置により、固体試料の温度が異なる場合でも固体試料の塩分濃度を、精度よく検出できることがわかる。
【００４８】
要するに、本願発明による濃度測定装置１０は以下の特徴を有する。
【００４９】
１． 固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定するための濃度測定装置１０であって、
第１及び第２の貫通孔４４，４６を有する絶縁部材３４を含むハウジング２２と、
各々が第１及び第２の貫通孔４４，４６の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材３４から延伸する第１及び第２の棒状の電極２４，２６と、
第１及び第２の電極２４，２６の間に電力を供給する電源手段５６と、
第１及び第２の電極２４，２６の間の電圧と第１及び第２の電極２４，２６の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段６２，６４と、
第１及び第２の電極２４，２６と共に固体試料に挿入されるようにハウジング２２に支持される温度センサ２８と、
検出手段６２，６４により検出された電流値または電圧値と温度センサ２８によって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段６８と、
計算した濃度を表示する表示手段２０と、
を備える。
【００５０】
２． 第１及び第２の電極２４，２６の直径Ｄ１が、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、
第１及び第２の電極２４，２６のハウジング２２から延伸する部分の長さＬ１が、１ｍｍ〜１５ｍｍであり、
第１及び第２の電極２４，２６が、１ｍｍ〜１０ｍｍの間隔Ｄ２で互いに平行に配置され、
温度センサ２８が、第１及び第２の電極２４，２６から１ｍｍ〜１０ｍｍ離間して配置されている。
【００５１】
３． 第１及び第２の電極２４，２６が、第１及び第２の貫通孔４４，４６に焼き嵌めされるか、又は、インサート成形により絶縁部材３４と一体化されている。
【００５２】
４． ハウジングが、電源手段、検出手段、計算手段及び表示手段を含む本体ハウジング１６と、第１及び第２の電極２４，２６及び温度センサ２８を支持するプローブハウジング２２と、を含み、プローブハウジング２２が、本体ハウジング１６に着脱可能に接続されている。
【００５３】
また、本願発明による濃度測定方法は以下の特徴を有する。
【００５４】
５． 固体資料用濃度測定装置１０を用いて固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定する方法であって、装置は、第１及び第２の貫通孔４４，４６を有する絶縁部材３４を含むハウジング２２と、各々が第１及び第２の貫通孔４４，４６の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように絶縁部材３４から延伸する第１及び第２の棒状の電極２４，２６と、第１及び第２の電極２４，２６の間に電力を供給する電源手段５６と、第１及び第２の電極２４，２６の間の電圧と第１及び第２の電極２４，２６の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段６２，６４と、第１及び第２の電極２４，２６と共に固体試料に挿入されるようにハウジング２２に支持される温度センサ２８と、検出手段６２，６４により検出された電流値または電圧値と温度センサ２８によって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段６８と、を備え、方法は、
固体試料に第１及び第２の電極２４，２６と温度センサ２８を挿入する工程と、
第１及び第２の電極２４，２６の間に電力を供給する工程と、
第１及び第２の電極２４，２６の間の電圧と第１及び第２の電極２４，２６の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する工程と、
固体試料の温度を測定する工程と、
検出された電流値または電圧値と測定された温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する工程と、
を含む。
【００５５】
そして、上記特徴により、本願発明による濃度測定装置は以下の効果を奏する。
【００５６】
１．測定作業を容易にすることができる。
【００５７】
２．固体試料の損傷を少なくすることができる。
【００５８】
３．濃度を精度良く測定することができる。
【００５９】
４．プローブが交換可能である。
【００６０】
５．装置を低コストで製造することができる。
【００６１】
６．装置が携帯し易い。
【００６２】
以上、本発明の濃度測定装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００６３】
例えば、上記した実施形態では、電極及び温度センサが焼き嵌めにより絶縁部材に固定されているが、インサートモールド成形により絶縁部材を電極及び温度センサと一体化させてもよいし、電極及び温度センサを絶縁部材の貫通孔に圧入してもよい。この場合、電極及び温度センサが引っ込まないように、プローブハウジング内にアンカーを設けることが好ましい。
【００６４】
また、上記した実施形態では、絶縁部材がＡＢＳ樹脂製であるが、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）樹脂（アセタール樹脂）などの材料も絶縁部材として使用可能である。
【００６５】
更に、上記した実施形態では、電圧検出回路を用いて２つの電極間の電圧を測定する構成としたが、出力増幅回路より出力される電圧を、２つの電極間の電圧であるものとして電気導電率を測定することも可能である。このような構成とすれば、電圧検出回路を省略できるので、回路構成を簡素化することができる。
【００６６】
また、上記した実施形態では、信号発生器より一定レベルの交流電圧信号を出力し、このときに流れる電流に基づいて電気導電率を求めるようにしたが、信号発生器より一定レベルの交流電流信号を出力し、このときに２つの電極間に生じる電圧を測定することにより、電気導電率を求めるようにしても良い。
【００６７】
更に、上記した実施形態では、食塩水中に含まれる塩分濃度を測定する塩分濃度測定装置を例に挙げて説明したが、本発明に係る濃度測定装置は、これに限定されるものではなく、液体中に溶解した物質でその濃度に応じて電気導電率が変化する他の測定対象物についても採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
固体試料中の塩分濃度を簡単且つ正確に測定する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態による濃度測定装置の外観図である。
【図２】プローブハウジングの断面図である。
【図３】筒状部から外した状態の絶縁部材を示す斜視図である。
【図４】図３の絶縁部材の背面図である。
【図５】図４の線Ｖにおける絶縁部材の断面図である。
【図６】図４の線ＶＩにおける絶縁部材の断面図である。
【図７】濃度測定装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】塩分濃度と電気伝導度との関係を示す特性図である。
【図９】従来の塩分濃度測定装置の測定原理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 塩分濃度測定装置（濃度測定装置）
１２ 本体
１４ プローブ
１６ 本体ハウジング
１８ａ，１８ｂ 操作スイッチ
２０ 表示部（表示手段）
２２ プローブハウジング
２４ 第１の電極
２６ 第２の電極
２８ 温度センサ
３０ ケーブル
３２ 筒状部
３４ 絶縁部材
３６ ブーツ
３８，４０ Ｏリング
４２ 端面
４４ 第１の貫通孔
４６ 第２の貫通孔
４８ 第３の貫通孔
５０ プローブ基板
５２ コネクタ
５４ 制御部
５６ 信号発生器（電源手段）
５８ 出力増幅回路
６０ シャント抵抗
６２ 電圧検出回路
６４ 電流検出回路
６６ ＡＤ変換回路
６８ 計算手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定するための濃度測定装置であって、
第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、
各々が前記第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように前記絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、
前記第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、
前記第１及び第２の電極の間の電圧と前記第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるように前記ハウジングに支持される温度センサと、
前記検出手段により検出された電流値または電圧値と前記温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、
前記計算した濃度を表示する表示手段と、
を備える濃度測定装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の電極の直径が、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、
前記第１及び第２の電極の前記ハウジングから延伸する部分の長さが、１ｍｍ〜１５ｍｍであり、
前記第１及び第２の電極が、１ｍｍ〜１０ｍｍの間隔で互いに平行に配置され、
前記温度センサが、前記第１及び第２の電極から１ｍｍ〜１０ｍｍ離間して配置されている、請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の電極が、前記第１及び第２の貫通孔に焼き嵌めされるか、又は、インサート成形により前記絶縁部材と一体化されている、請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記ハウジングが、前記電源手段、検出手段、計算手段及び表示手段を含む本体ハウジングと、前記第１及び第２の電極及び温度センサを支持するプローブハウジングと、を含み、前記プローブハウジングが、前記本体ハウジングに着脱可能に接続されている、請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項５】
固体資料用濃度測定装置を用いて固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定する方法であって、前記装置は、第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、各々が前記第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように前記絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、前記第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、前記第１及び第２の電極の間の電圧と前記第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、前記第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるように前記ハウジングに支持される温度センサと、前記検出手段により検出された電流値または電圧値と前記温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、を備え、前記方法は、
固体試料に第１及び第２の電極と温度センサを挿入する工程と、
前記第１及び第２の電極の間に電力を供給する工程と、
前記第１及び第２の電極の間の電圧と前記第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する工程と、
固体試料の温度を測定する工程と、
検出された電流値または電圧値と測定された温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する工程と、
を含む、濃度測定方法。
【請求項１】
固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定するための濃度測定装置であって、
第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、
各々が前記第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように前記絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、
前記第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、
前記第１及び第２の電極の間の電圧と前記第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるように前記ハウジングに支持される温度センサと、
前記検出手段により検出された電流値または電圧値と前記温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、
前記計算した濃度を表示する表示手段と、
を備える濃度測定装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の電極の直径が、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、
前記第１及び第２の電極の前記ハウジングから延伸する部分の長さが、１ｍｍ〜１５ｍｍであり、
前記第１及び第２の電極が、１ｍｍ〜１０ｍｍの間隔で互いに平行に配置され、
前記温度センサが、前記第１及び第２の電極から１ｍｍ〜１０ｍｍ離間して配置されている、請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の電極が、前記第１及び第２の貫通孔に焼き嵌めされるか、又は、インサート成形により前記絶縁部材と一体化されている、請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記ハウジングが、前記電源手段、検出手段、計算手段及び表示手段を含む本体ハウジングと、前記第１及び第２の電極及び温度センサを支持するプローブハウジングと、を含み、前記プローブハウジングが、前記本体ハウジングに着脱可能に接続されている、請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項５】
固体資料用濃度測定装置を用いて固体試料中に含まれる測定対象物の濃度を測定する方法であって、前記装置は、第１及び第２の貫通孔を有する絶縁部材を含むハウジングと、各々が前記第１及び第２の貫通孔の各々に嵌合し、且つ固体試料に挿入されるように前記絶縁部材から延伸する第１及び第２の棒状の電極と、前記第１及び第２の電極の間に電力を供給する電源手段と、前記第１及び第２の電極の間の電圧と前記第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する検出手段と、前記第１及び第２の電極と共に固体試料に挿入されるように前記ハウジングに支持される温度センサと、前記検出手段により検出された電流値または電圧値と前記温度センサによって測定された固体試料の温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する計算手段と、を備え、前記方法は、
固体試料に第１及び第２の電極と温度センサを挿入する工程と、
前記第１及び第２の電極の間に電力を供給する工程と、
前記第１及び第２の電極の間の電圧と前記第１及び第２の電極の間を流れる電流のうちの少なくとも一方を検出する工程と、
固体試料の温度を測定する工程と、
検出された電流値または電圧値と測定された温度とに基づいて、固体試料中の測定対象物の濃度を計算する工程と、
を含む、濃度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−３２２２６８（Ｐ２００７−３２２２６８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５３５２１（Ｐ２００６−１５３５２１）
【出願日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【出願人】（３９００１３２３９）株式会社アタゴ (12)
【出願人】（５９１０１４７１０）千葉県 (49)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【出願人】（３９００１３２３９）株式会社アタゴ (12)
【出願人】（５９１０１４７１０）千葉県 (49)
【Ｆターム（参考）】
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