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JP4573405B2 - Diaphragm cartridge - Google Patents
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JP4573405B2 - Diaphragm cartridge - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料液中に溶存する測定対象ガスの濃度を測定する隔膜式電極に用いられる隔膜カートリッジに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば試料液中に溶存する測定対象ガスとして、溶存酸素濃度を測定するために、所謂、ガルバニ電池式又はポーラログラフ法を用いた酸化還元電流測定が行われている。例えば、発酵生産物の収率向上を図るため、又、実験プラントにおいて菌体の生理状況を把握する必要性から、培養槽中の溶存酸素の計測が行われる。酸化還元電流測定では、作用極と、この作用極上での酸化還元反応に対応した酸化還元反応により電流が生じる対極とを有する測定用電極を用いる。このような測定用電極が、例えば試料液中の妨害イオンに接触しないように、選択的にガスを透過するガス透過性隔膜を備えた隔膜式電極が広く用いられている。
【0003】
斯かる酸化還元電流測定は、上述の発酵分野以外にも、例えば環境(河川、海水、湖沼)、水処理、養殖などの分野で使用される。又、溶存酸素濃度測定の他、例えば遊離残留塩素濃度測定、溶存オゾン濃度測定、溶存二酸化塩素測定、亜塩素酸(HClO2)濃度測定、溶存水素濃度測定、アンモニア濃度測定などのために利用することができる。
【0004】
従来の隔膜式電極の概略構成を説明すると、例えば図9に示すように、隔膜式電極100は、本体ボディ80と、このボディ80の先端(図中下方端部)側に電極本体90とを有する。電極本体90は電極支持管91を有しており、又この電極支持管91の外周を取り巻くように、本体ボディ80の下部に接続された外筒98が設けられる。
【0005】
電極支持管91の下方のスリーブ部91aには、ガラス製のホルダ(ガラスホルダ)92が装着される。又、ガラスホルダ92の先端(図中下端)には、ガラス封入された作用極としてのカソード(例えば、白金)94が取り付けられ、電極支持管91の下方端外周部には、対極としてのアノード(例えば、鉛)93が取付けられる。
【0006】
そして、外筒98の下端開口部99を封止するように、フッ素樹脂フィルム膜などとされる隔膜4が設けられ、電極支持管91、ガラスホルダ92及びアノード93の外周と、外筒98の内周部との間に画成された環状の空間には、内部液(電解液)Eが貯留される。内部液Eは、アノード93に接触し、又カソード94と隔膜4との間に薄膜状に侵出して接触し、アノード93とカソード94は電気的に接続される。
【0007】
隔膜式電極においては、試料液(試料水)中のガスを選択的に透過させる隔膜の特性が、電極の性能に影響する。特に、隔膜の張り方がその性能に大きく影響する。例えば、
(1)内部電極と隔膜との密着性
(2)内部電極と接触している膜面の伸び
(3)試料液(試料水)による隔膜の汚れ
(4)試料液(試料水)中の異物による隔膜の破損
などが電極性能を大きく左右する。
【0008】
従って、電極の正規の性能を維持するためには、不具合が生じた際に、或いは定期的に隔膜を交換する必要がある。
【0009】
隔膜の交換方法としては、隔膜自体を新品と交換して電極本体に張る方法がある。例えば、図9に示すように、外筒98の下方端開口部99を封止するように、この外筒98の下方端部の外径よりも大きく切断された隔膜4を配置し、外筒98の下方端部の外径より外側にはみ出した部分を、隔膜固定部材としての弾性Oリング75を用いて、外筒98の下方端部近傍の外周に設けられた溝部76中に締め付ける。
【0010】
この方法によれば、隔膜交換のコストは、隔膜の費用のみで済み、比較的安価である。しかし、電極の設置現場で極めて薄い隔膜を交換する作業は困難であり、作業性は極めて悪く、かなりの熟練を要する。そのため、交換した隔膜にしわ、たわみなどが発生し易く、しばしば隔膜の張り替えを数度行わなければならない。
【0011】
一方、図10に示すように、予め隔膜4が取り付けられた、所謂、隔膜カートリッジ1(図11(a))を装着する方法がある。即ち、概略円筒状の袋ナットなどとされる隔膜カートリッジ固定部材7を、例えば螺合により外筒98の下方端部に装着するように構成して、この隔膜カートリッジ固定部材7によって隔膜カートリッジ1を外筒98の下方端開口部99に装着する。詳しくは後述するが、隔膜カートリッジ1(図11(a))は、下方端側エッジを環状に切り欠いた形状の環状保持受け部21を有し、この環状保持受け部21が、隔膜カートリッジ固定部材7の下側開口部72の縁を形成する環状の肩部である、環状押さえ部71に嵌合される。これにより、隔膜カートリッジ固定部材7を外筒98の下方端部に螺着することで、予め隔膜4が取り付けられた隔膜カートリッジ1が外筒98の下端に固定される。
【0012】
この方法では、上述のように隔膜のみを交換する場合と比較して、交換部品のコスト自体は高くなるが、隔膜が予め張設されている隔膜カートリッジごとの交換となるので、設置現場での交換作業が容易となり、短時間で作業を終了することができるという大きな利点を有する。そのため、例えば、作業者の負担の軽減、或いは測定値の欠測が少なくなるなど、総合的なコストを安くすることができる。
【0013】
隔膜カートリッジ1への隔膜4の取り付け方法としては、例えば実開昭59−68253号公報に記載される方法がある。即ち、従来の隔膜カートリッジ1の隔膜固定方法として、図11(a)に示すように、隔膜固定用の環状部材である外側リング2と、この外側リング2に嵌入される環状部材である内側リング3とによって隔膜4を狭持して固定する方法が考案され、実施されている。
【0014】
図11(b)をも参照して更に説明すると、隔膜カートリッジ1の外側リング2は、略円盤形状部材に凹部が設けられた形状とされる。つまり、外側リング2は、内周面24を備えた円柱形状の大径孔22と、これより小径な内周面25を備えた円柱状の小径孔23とを有しており、大径孔22と小径孔23の間、即ち、本例では外側リング2の下方端部に、平面視円形の環状肩部26が形成される。内側リング3は、外側リング2の大径内周面24と略同一の外径を有し、又外側リング2の小径孔23より若干小径の、内周面32を備えた貫通孔31を有する直円筒状の環状部材とされる。
【0015】
そして、隔膜4を固定する際には、大径孔22の内径と略同一の内径を有する略円形に切り取られた隔膜4を、外側リング2の環状肩部26の上面26aと、内側リング3の一方の環状面(下側表面)34とで狭持するように、内側リング3を外側リング2の大径孔22に圧入する。これにより、内側リング3の外周面33を外側リング2の大径内周面24とが摩擦係合すると共に、外側リング2の環状肩部上面26aと内側リング3の下側表面34とで隔膜4を圧縮して保持する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図11(a)、(b)に示すような従来の隔膜カートリッジ1における隔膜固定方法では、以下のような問題があった。
【0017】
即ち、図12により詳しく示すように、従来の隔膜カートリッジ1では、内側リング3の下側表面34及び外側リング2の環状肩部上面26aの平坦部で隔膜4を狭持していた。このように、平坦部で隔膜4の厚さ方向に圧縮して押さえると、隔膜4の圧縮された領域が塑性変形を起こし、隔膜4の圧縮された体積分が内側(図中矢印方向)に伸びてしまう。これにより、図11(a)、図12に示すように、隔膜カートリッジ1の中心軸線(一点鎖線)方向に隔膜4が膨らんだり、しわが寄ったりする。このように、従来の隔膜固定方法では、たわみ、しわのない状態で均一に隔膜4を張設することが困難であった。
【0018】
又、従来、隔膜4にたわみが生じた隔膜カートリッジ1を外筒98に装着するためには、隔膜4にしわが発生しない状態で電極(カソード94)と隔膜4を密着させるために、隔膜カートリッジ固定部材(袋ナット)7の外筒98への締め付けを、各隔膜式電極100について微調整する必要があり、隔膜カートリッジ1の交換作業が煩雑であった。この調整がうまくいかないと、各電極で電流感度が異なり、電極の品質の安定性が損なわれるといった問題に繋がることもある。
【0019】
上述のような問題は、隔膜4が厚い場合に更に顕著となる。つまり、図13(a)に示すように、例えばFEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)膜、所謂、テフロン膜などとされる通常の隔膜4は、一般に10μm〜100μm程度の厚さである。
【0020】
一方、例えば発酵槽における溶存酸素センサとして用いられる隔膜式電極100の隔膜4として、培養槽の蒸気滅菌時の高圧力に耐えうるように隔膜4を補強する目的で積層構造を有する厚い隔膜4がある。例えば、図13(b)に示すように、電極側にFEP層4aを設け、更に、補強体としてのステンレススチールメッシュ4cをシリコン樹脂4d内に内臓した補強層4bを、FEP層4aに積層した隔膜4がある。このような隔膜4では、例えばFEP層4aが約10μm〜100μm、補強層4bが100μm〜200μmの厚さとされる。
【0021】
上述のように補強構造を有するなどして、比較的厚い隔膜4は、従来の隔膜カートリッジ1において外側リング2と内側リング3の平坦部(26a、34)の面全体によって隔膜の厚さ方向に圧縮されると、厚みの比較的薄い隔膜よりも塑性変形を起こし易く、従ってたわみ、しわなどの現象が更に顕著となる。
【0022】
このような、適正に隔膜4を隔膜カートリッジ1に張設するための、隔膜4の厚さの規制によって、上述のような補強構造を有する隔膜4などを用いた、例えば高圧力に耐え得る隔膜式電極或いは隔膜カートリッジの実用化には制限があった。
【0023】
従って、本発明の目的は、たわみ、しわのない状態で均一に隔膜を張設することができる隔膜式電極に用いられる隔膜カートリッジを提供することである。
【0024】
本発明の他の目的は、例えば補強体を備えた隔膜など、より厚い隔膜を用いる場合にも、たわみ、しわのない状態で均一に隔膜を張設することが可能な隔膜式電極に用いられる隔膜カートリッジを提供することである。
【0025】
更に、本発明の他の目的は、たわみ、しわのない状態の隔膜を、簡単な操作にて隔膜式電極に取り付けることのできる隔膜式電極に用いられる隔膜カートリッジを提供することである。
【0026】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る隔膜式電極に用いられる隔膜カートリッジにて達成される
【0028】
要約すれば、第1の本発明によると、隔膜式電極に一体的に着脱可能な隔膜カートリッジであって;環状凹部を有する第1の固定部材と;前記環状凹部に適合する環状凸部を有する第2の固定部材と;前記環状凹部と前記環状凸部とに圧縮されて保持された隔膜と;を有し;前記第1の固定部材は、一端に開口した大径孔と、前記大径孔より小径であり且つ前記大径孔と連通して前記大径孔とは反対側に開口した小径孔と、を有し、前記大径孔と前記小径孔の間に形成される肩部に前記環状凹部が形成された環状部材であり;前記第2の固定部材は、貫通孔を有し、一方の環状面に前記環状凸部が形成され、前記第1の固定部材の前記大径孔内に圧入嵌合される環状部材であり;前記隔膜は、前記第1の固定部材の前記大径孔と前記小径孔とを遮断するように前記環状凹部と前記環状凸部とに圧縮されて保持されることを特徴とする隔膜カートリッジが提供される
【0029】
発明の第2の態様によると、隔膜式電極に一体的に着脱可能な隔膜カートリッジであって;環状凹部を有する第1の固定部材と;前記環状凹部に適合する環状凸部を有する第2の固定部材と;前記環状凹部と前記環状凸部とに圧縮されて保持された隔膜と;を有し;前記第1の固定部材は、一端に開口した大径孔と、前記大径孔より小径であり且つ前記大径孔と連通して前記大径孔とは反対側に開口した小径孔と、を有し、前記大径孔と前記小径孔の間に形成される肩部に前記環状凹部が形成された環状部材であり;前記第2の固定部材は、貫通孔を有し、一方の環状面に前記環状凸部が形成され、前記第1の固定部材の前記大径孔内に、前記環状凸部が前記環状凹部に嵌合するように配置される環状部材であり;前記隔膜カートリッジは更に、前記第1の固定部材の前記大径孔内に螺着され、前記第1の固定部材内に配置された前記第2の固定部材を前記第1の固定部材に押圧する、貫通孔を有する環状の固定補助手段を有し;前記隔膜は、前記第1の固定部材の前記大径孔と前記小径孔とを遮断するように前記環状凹部と前記環状凸部とに圧縮されて保持されることを特徴とする隔膜カートリッジが提供される
【0032】
上記各本発明の一実施態様によると、前記環状凹部及び環状凸部は、前記第1、第2の固定部材と同心にて形成される。又、上記各本発明の一実施態様によると、前記環状凹部の深さをh1、前記環状凸部の高さをh2、及び隔膜の厚さをtとすると、次式、
h2≧h1+t
の関係が成立する。又、上記各本発明の好ましい実施態様によると、前記隔膜には常に張力が加わる。
【0033】
又、上記各本発明の一実施態様によると、前記隔膜は、厚さが20μm以上、300μm以下である。
【0034】
更に、上記各本発明の他の実施態様によると、前記隔膜は、少なくとも選択的ガス透過性膜と補強体とを備えている。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る隔膜式電極の隔膜固定方法、隔膜カートリッジ及び隔膜式電極を図面に則して更に詳しく説明する。
【0036】
実施例1
本実施例では、本発明は、培養槽中の溶存酸素の計測に使用される隔膜式電極、即ち、発酵用溶存酸素電極(以下、単に「溶存酸素電極」と呼ぶ。)に適用される。
【0037】
図7に、本発明に係る隔膜カートリッジ1が着脱可能な溶存酸素電極の一例を示す。先ず、本実施例の溶存酸素電極の概略構成を説明すると、本実施例にて、溶存酸素電極100は、略円筒状形状とされる本体ボディ80を有し、このボディ80の上部には電極基部81が取り付けられる。ボディ80、電極基部81は、例えばステンレススチール(SUS316)のような金属で作製される。電極基部81は、その上端スリーブ形状部81aにエポキシ樹脂が充填され、エポキシ樹脂の上端には複数のピン83(83a、83b)を一体に成形したピンベース84が装着される。ピンベース84は、電極基部81のスリーブ形状部81aに螺着されるピンベース押え81bにて電極基部81に取付けられる。
【0038】
ピン83aは、リード線86aを介して電極基部81に電気的に接続されている。又、他方のピン83bは、詳しくは後述するが、リード線86bにてソケット87のジャック端子88に電気的に接続されている。
【0039】
ボディ80の下部には、電極本体90が設けられている。後述するように、本実施例では、電極本体90はボディ80に対して着脱自在の電極カートリッジCとされるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0040】
電極本体90は細長円筒状とされ、通常ステンレススチール(SUS316)などの金属にて作製される電極支持管91と、電極支持管91の下方のスリーブ91a内に装着されたガラス製のホルダ(ガラスホルダ)92とを有する。電極支持管91の下方端外周部には、対極として鉛からなるアノード93が取付けられ、ガラスホルダ92の下端(先端)には、作用極としてガラス封入された白金からなるカソード94が取り付けられる。アノード93としては、銀−塩化銀を使用することもできる。
【0041】
電極支持管91の上端には、ピン85aが一体に成形された、例えばフッ素樹脂などにて作製されたプラグ85が螺着されている。ピン85aは、電極支持管91内に通されたリード線96にてカソード94と電気的に接続される。
【0042】
円筒状ボディ80の内周面と、電極支持管91との間に接続管89が配置される。接続管89は、その上端においてボディ80の下方端に螺合することにより、ボディ80に取り付けられる。又、接続管89の下方外周部と、電極支持管91の外周に配置された外筒98の上端内周部が螺着される。それによって、ボディ80と外筒98とは、接続管89を介して一体に接続される。接続管89、外筒98は、例えばステンレススチール(SUS316)などの金属にて作製される。更に、接続管89の上端内周部に、ジャック87aが一体に成形された、例えばフッ素樹脂などにて作製されたソケット87が螺着される。ジャック87aは、上記プラグ85のピン85aが電気的に接続可能とされている。
【0043】
又、接続管89の上端内周部と、電極支持管91の上端外周とが螺着される。
従って、電極支持管91は、接続管89を介してボディ80に着脱自在に取り付けられる。
【0044】
電極支持管91の外周に配置された外筒98の下方端外周部には、概略円筒状とされる隔膜カートリッジ固定部材7の上端が螺着される。この隔膜カートリッジ固定部材7によって、外筒98の下方端開口部99に、少なくとも測定対象ガスを透過する選択性ガス透過性の隔膜4を備えた隔膜カートリッジ1が装着される。
【0045】
つまり、図8により詳しく示すように、本実施例の溶存酸素電極100では、外筒98の下方端外周部には、ねじ部98aが形成され、概略円筒形状の隔膜カートリッジ固定部材7の上部内周に形成されたねじ部73が螺合するようになっている。又、隔膜カートリッジ固定部材7の下側開口部72の縁を形成する環状の肩部は、隔膜カートリッジ1を外筒98に保持する環状押さえ部71とされる。そして、詳しくは後述する隔膜カートリッジ1の外側リング2の、下方端外周に設けられた環状の切り欠き部である環状保持受け部21が、この環状押さえ部71に嵌合される。
【0046】
隔膜カートリッジ1を外筒98の下方端開口部99に固定する際には、隔膜カートリッジ1を外筒98の下方端開口部99に配置し、環状保持受け部21が隔膜カートリッジ固定部材7の環状押さえ部71に嵌合するように、隔膜カートリッジ固定部材7を外筒98の下方端部に螺着する。こうして、予め隔膜4が適正に張設された隔膜カートリッジ1が外筒98の下端に固定される。
【0047】
隔膜カートリッジ1を装着することで、隔膜4は外筒98の下端開口部99を封止し、電極支持管91、ガラスホルダ92及びアノード93の外周と、外筒98の内周部、隔膜4及び隔膜カートリッジ1との間に形成された環状の空間には、内部液(電解液)Eが貯留される。内部液Eは、アノード93に接触し、又カソード94と隔膜4との間に薄膜状に侵出して接触し、アノード93とカソード94は電気的に接続される。外筒98の下方端開口部99の外周にはOリング74が配置されており、隔膜カートリッジ1が装着された後に、内部液Eが貯留される空間をシールする。
【0048】
次に、図1及び図2を参照して、本実施例の溶存酸素電極100に着脱可能とされる隔膜カートリッジ1の概略構成について説明する。
【0049】
本実施例の隔膜カートリッジ1は、図1に示すように第1の固定部材としての外側リング2と、第2の固定部材としての内側リング3とで隔膜4を狭持して固定する。図2により詳しく示すように、隔膜カートリッジ1の外側リング2は、大径内周面24を備え、図中上側に開口した大径孔22と、小径内周面25を備え、図中下側に開口し、且つ大径孔22と連通する小径孔23とによって略円盤状部材を貫通した環状部材とされる。こうして、大径孔22と小径孔23との間に環状の肩部26が形成される。又、外側リング2の図中下方側外周には、エッジを環状に切り欠いた形状の環状保持受け部21が形成される。上述のようにこの環状保持受け部21は、カートリッジ固定部材7の環状押さえ部71が嵌合する。
【0050】
内側リング3は、外側リング2の大径孔22の径と略同一の外径を有し、又外側リング2の小径円柱孔23の径より若干小さい径を有する貫通孔31により円盤状部材を貫通した環状部材とされる。
【0051】
限定するものではないが、外側リング2は金属にて作製することができる。本実施例では、ステンレススチール(SUS316)にて作製される。又、内側リング3は、限定されるものではないが、本実施例ではポリサルフォン樹脂を用いて作製される。内側リング3を外側リング2と同様にステンレススチールなどの金属にて作製することも可能である。
【0052】
より具体的には、本実施例では、外側リング2の大径孔22の内径は12.1mm、小径孔23の内径は8.2mmとされる。又、内側リング3の外径は12.2mm、貫通孔31の内径は7.8mmとされる。更に、外側リング2の大径孔22の高さは2mmとし、詳しくは後述するように隔膜4を内側リング3で固定した状態で、外側リング2と内側リング3とで形成する隔膜カートリッジ1の上面は略同一平面となるように、内側リング3の高さは設定される。
【0053】
隔膜4を外側リング2と内側リング3とで固定する際には、外側リング2の大径孔22の内径とほぼ同径の略円形に隔膜4を切り出し、外側リング2の環状肩部26に載置する。次いで、外リング2の大径孔22に内リング3を圧入する。
【0054】
本実施例の隔膜カートリッジ1は、外側リング2の環状肩部26の上面26aに、この環状肩部上面26aの幅方向の略中央に位置して、平面視円形の環状凹部27が設けられる。又、内側リング3の一方の環状面(図中下側表面)34には、外側リング2に設けられた環状凹部27に適合する、平面視円形の環状凸部35が設けられる。
【0055】
隔膜4を固定するのに際し、所定の大きさに切り出された隔膜4を外側リング2の環状肩部26に載置して、内側リング3を外側リング2の大径側円柱孔22に嵌入すると、隔膜4は外側リング2の環状凹部27と、内側リング3の環状凸部35とによる線状(環状)の圧縮領域で圧縮される。こうして、外側リング2の大径内周面24と内側リング3の外周面33とが摩擦係合すると共に、環状凹部27と環状凸部35とで隔膜4は保持され、隔膜4は、外側リング2の大径孔22と小径孔23とを遮断するように張設される。
【0056】
図3を参照して更に説明すると、隔膜4は、外側リング2に内側リング3を嵌入した状態で、実質的に外側リング2に設けられた環状の凹部27と内側リングに設けられた環状凸部35とが対向する線状(環状)の領域(圧縮領域)Pにおいてのみ圧縮される。環状肩部26の幅方向において、この圧縮領域Pを挟んで位置する領域(非圧縮領域)S、Sでは、内側リング3の隔膜固定側面34は隔膜4に接触する程度であり、圧縮はしない。
【0057】
このような条件を達成するには、外側リング2に設けた環状凹部27の深さh1、内側リング3に設けた環状凸部35の高さh2、隔膜4の厚さtの関係を、
h2≧h1+t
とすることが好ましい。
【0058】
但し、実質的に圧縮領域Pにおいてのみ隔膜4を圧縮して固定するように構成して、隔膜4を固定する際に領域Pに隔膜4が入り込むことを妨げず、且つ隔膜4の塑性変形を起こさない程度であれば、領域Sにおいて隔膜4を狭持してもよい。
【0059】
このように、隔膜4を外側リング2と内側リング3とで圧縮する領域を線状(環状)とすることで、隔膜4の圧縮される面積を極小化することができる。これにより、隔膜4が塑性変形を起こして隔膜カートリッジ1の内側、即ち、図3に一点鎖線で示す隔膜カートリッジ1の中心に向かって伸びることを防止することができ、隔膜カートリッジ1に張設された隔膜4にたわみ、しわが発生するのを防ぐことができる。
【0060】
又、本実施例の構成とすることによって、内側リング3の環状凸部35が隔膜4を外側リング2の環状凹部27に押圧する際に、隔膜4が環状凹部27に入り込む。これにより、円形の隔膜4には隔膜カートリッジ1の中心から外側に向かう張力が均一に働き(図3及び図4中、矢印方向)、隔膜4を均一な展張状態とすることができる。
【0061】
隔膜4は、通常適当な伸張性を有しており、隔膜4が均一な展張状態にて張設された本実施例の隔膜カートリッジ1を隔膜カートリッジ固定部材7によって外筒8に装着すると、隔膜4は若干伸張しつつカソード4に完全に密着する。本実施例の隔膜カートリッジ1には隔膜4がたわみ、しわがなく張設されているので、隔膜カートリッジ1を装着する際に、隔膜4にしわが発生しないように隔膜カートリッジ固定部材(袋ナット)7による締め付けを、各溶存酸素電極100について微調整する必要はない。
【0062】
当然ながら隔膜4の厚さは様々であるので、本発明は、外側リング2に設けられる環状凹部27の深さh1、内側リング3に設けられる環状凸部35の高さh2を限定するものではなく、適宜調節することによって、厚みの薄い隔膜4から厚い隔膜4まで、任意の厚さの隔膜4に対して適用することができる。
【0063】
一例として、厚さtが50μmのFEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)にて作製された隔膜4(東亜電波工業株式会社製、品番OCT−5011)を使用する場合、外側リング2に設けた環状凹部27の深さh1は150μm、内側リング3に設けた環状凸部35の高さh2は200μmとすることで本発明は好適に作用し、たわみ、しわのない状態で均一に隔膜4を隔膜カートリッジ1に張設することができた。
【0064】
又、例えば、選択的ガス透過性膜と補強体とを備えた厚い隔膜4を使用する場合にも本発明は適用し得る。一例として、図13(b)に示すように、FEPにて作製されたガス選択透過層4a(厚さ50μm)と、補強体としてステンレススチールメッシュ4cをシリコン樹脂4dで被覆した補強層4b(厚さ100μm)とを積層した、厚さtが150μmの隔膜4(東亜電波工業株式会社製、品番OCA00002)を用いた。この場合、深さh1は150μm、高さh2は300μmとすることで本発明は好適に作用し、薄い隔膜4を用いた場合と同様に、たわみ、しわのない状態で均一に隔膜4を隔膜カートリッジ1に張設することができた。
【0065】
本発明は、隔膜4の厚さに特に限定されることなく適用することができる。例えば、一般に厚さが5μm〜500μmとされる隔膜式電極用の隔膜4の固定に好適である。特に、厚さが約10μm〜100μmとされる選択的ガス透過膜層と、補強体を備え、厚さが約100μm〜200μmとされる補強層とを有する隔膜4など、従来、平坦部による圧縮で塑性変形を起こし易かった、厚さが20μm以上、300μm以下と比較的厚さの厚い隔膜4の固定に有効である。
【0066】
以上説明した如く、本実施例の隔膜カートリッジ1では、外側リング2と内側リング3とで隔膜4を圧縮する領域は線状とされ、更に、隔膜4は、中心部から外側に向か張力が働くように外側リング2と内側リング3とで狭持固定されるので、たわみ、しわのない状態で均一に隔膜4を隔膜カートリッジ1に張設することができ、簡易な交換作業で、正規に膜が張設された隔膜カートリッジ1を隔膜式電極100に装着することができる。これによって、隔膜4とカソード94の密着性は、隔膜カートリッジ1の交換によって常に良好に保たれ、溶存酸素電極100の電流感度及び安定性は極めて良好であり、電極100の品質は安定する。
【0067】
実施例2
次に、実施例1にて説明した溶存酸素電極100に着脱可能な隔膜カートリッジの他の実施例について説明する。溶存酸素電極100についての説明は実施例1における説明を援用する。又、実施例1と同一機能及び構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0068】
上述の実施例1では、隔膜4は、外側リング2と、外側リング2の大径孔22に圧入嵌合される内側リング3とによって固定するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0069】
図5(a)に示すように、本実施例では、第2の固定部材として、隔膜4を固定する環状凸部55を備えた隔膜固定用ワッシャーリング5を用い、更に外側リング3の大径孔22に螺着され、ワッシャーリング5を外側リング3に押圧する、固定補助手段としての隔膜固定用リングねじ6を用いる。
【0070】
図5(b)を参照して更に説明すると、実施例1と概略同様の外側リング2の大径孔22の大径内周面24はねじ部28を備える。隔膜固定用ワッシャーリング5は、外側リング2の大径孔22の径より若干小さい外径、又外側リング2の小径円柱孔23の内径よりも若干小さい内径を有する貫通孔51を有している。
隔膜固定用リングねじ6は、その下側の外周面63に、外側リング2の大径孔22の大径内周面24に設けられたねじ部28と螺合するねじ部65を有している。又、リングねじ6は、ワッシャーリング5と同様に、外側リング2の小径孔23の径よりも若干小さい径の貫通孔61を有している。
【0071】
本実施例によれば、外側リング2は、実施例1同様、環状肩部26の上面26aに環状の凹部27を有している。又、隔膜固定用ワッシャーリング5は、一方の環状面(図中下側表面)54に、外側リング2に設けられた環状凹部27に対応する環状の凸部55を備えている。
【0072】
隔膜5を固定する際には、隔膜4を外側リング2の大径孔22の径とほぼ同一径の略円形に切り出し、外側リング2の環状肩部26に載置する。次いで、隔膜固定用ワッシャーリング5を、その環状凸部55が外側リング2の環状凹部27に適合する位置において隔膜4の上に載置する。その後、隔膜固定用リングねじ6を外側リング2の大径孔28に螺着する。これによって、隔膜固定用ワッシャー5を外側リング2側へと押圧し、ワッシャー5の環状凸部55と外側リング2の環状凹部27とで隔膜4を狭持して固定する。これによって、実施例1と同様、隔膜4は、実質的に環状凹部27及び環状凸部による線状(環状)の圧縮領域においてのみ圧縮される。
【0073】
本実施例においても、好ましくは、環状凹部27の深さh1、環状凸部の高さh2、隔膜4の厚さtの関係を、
h2≧h1+t
とする。
【0074】
以上、本実施例の構成によっても、隔膜4を圧縮する領域は線状とされ、更に、隔膜4は、中心部から外側に向か張力が働くように固定されるので、実施例1と同様の効果を得ることができる。
【0075】
実施例3
上述の各実施例では、本発明の隔膜固定方法は、隔膜カートリッジに具現化された。上述のように、隔膜式電極の交換用隔膜をカートリッジ化することによって、隔膜装着の操作性は格段に向上する。しかし、本発明の原理は、隔膜カートリッジ方式以外の隔膜式電極にも適用可能である。次に、本発明に係る隔膜固定方法を隔膜カートリッジ方式以外の隔膜式電極に適用した幾つかの実施例について説明する。尚、隔膜式電極100の全体構成については、実施例1における説明を援用し、又同一構成、機能を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0076】
図6(a)に示すように、実施例1における外側リング2(図2)と同様構成の第1の固定部として、環状凹部127を備えた固定リング120を用いる。又、実施例1にて説明した内側リング3(図2)と概略同様の作用を成す第2の固定部として、外筒98の下方端開口部99の縁部99aを用い、この縁部99aに環状凸部130を設ける。固定リング120は、実施例1における外側リング2と内側リング3との関係と同様に、縁部99aに嵌合される。そして、実施例1における隔膜カートリッジ固定部材7(図8)と同様構成とされるリング固定部材170を外筒98の下方端部外周面に設けられたねじ部98aを介して螺着することによって、この固定リング120の環状保持受け部121とリング固定部材170の環状押さえ部171とが嵌合し、固定リング120を外筒98の下方端に固定する。
【0077】
隔膜4を固定する際には、例えば適当な大きさに切り出した隔膜4を固定リング120の環状肩部上面126aに配置して、この固定リング120を縁部99aに嵌合し、次いで、リング固定部材170を外筒98の下方端部に螺着する。これにより、固定リング120の環状肩部126の上面126aに設けられた環状凹部127と、縁部99aに設けられた環状凸部13とで隔膜4を狭持し固定することができる。
【0078】
又、別法として、図6(b)に示すように、実施例2にて説明した隔膜固定用リングねじ6(図5b)と概略同様の作用を成す固定補助手段として、外筒98の下方端開口部99の縁99aを使用する。又、第1の固定部として、実施例2における外側リング2(図5b)と同様構成であり、環状凹部126を備えた固定リング120を使用し、第2の固定部として、実施例2における隔膜固定用ワッシャーリング5と同様構成であり、環状凸部155を備えた隔膜固定用ワッシャーリング150を使用する。固定リング120の大径側の内周面124には、ねじ部128が設けられ、又これに螺合するねじ部163が外筒98の下方端外周部に設けられる。
【0079】
隔膜4を固定する際には、例えば適当な大きさに切り出した隔膜4を固定リング120の環状肩部上面126aに配置して、その上に隔膜固定用ワッシャーリング150を、環状凹部127と環状凸部155が適合するように配置する。次いで、外筒98の下方端縁部99aと固定リング120とを螺着する。これにより、環状凹部127と環状凸部155とで隔膜を狭持し固定することができる。
【0080】
このように、本発明の原理を隔膜カートリッジ着脱式以外の隔膜式電極に適用する場合にも、隔膜4を圧縮する領域は線状とされる。更に、隔膜4は、中心部から外側に向か張力が働くように圧縮保持されるので、たわみ、しわのない状態で均一に隔膜4を張設することができる。これによって、本実施例の隔膜式電極100の電流感度及び安定性は極めて良好であり、隔膜式電極100の品質は安定する。
【0081】
尚、上述の各実施例では、本発明は、隔膜式電極は発酵用溶存酸素電極(溶存酸素電極)であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、遊離残留塩素濃度測定用電極、溶存オゾン濃度測定用電極、溶存二酸化塩素濃度測定用電極、亜塩素酸(HClO2)濃度測定用電極、溶存水素濃度測定用電極、アンモニア濃度測定用電極などにも好適に具現化し得るものである。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隔膜式電極に使用される隔膜を、たわみ、しわのない状態で均一に張設することができる。又、本発明によれば、より厚い隔膜を用いる場合にも、たわみ、しわのない状態で均一に隔膜を張設することができる。更に、本発明によれば、たわみ、しわのない状態の隔膜を、簡単な操作にて隔膜式電極に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る隔膜カートリッジの一実施例の断面図である。
【図2】図1の隔膜カートリッジの分解断面図である。
【図3】図1の隔膜カートリッジにおける隔膜固定部の拡大断面図である。
【図4】図1の隔膜カートリッジにおいて隔膜に掛かる張力を説明するための、隔膜カートリッジの平面図である。
【図5】本発明に係る隔膜カートリッジの他の実施例の(a)断面図、(b)分解断面図である。
【図6】(a)、(b)本発明に係る隔膜式電極の隔膜固定部の他の実施例を示す拡大断面図である。
【図7】本発明に係る隔膜式電極の一実施例の概略構成を示す断面図である。
【図8】図7の隔膜式電極の隔膜固定部をより詳しく示す断面図である。
【図9】従来の隔膜式電極における隔膜固定方法の一例を説明するための、隔膜固定部の拡大断面図である。
【図10】従来の隔膜式電極における隔膜固定方法の他の例を説明するための、隔膜固定部の拡大断面図である。
【図11】従来の隔膜カートリッジの一例を示す(a)断面図、(b)分解断面図である。
【図12】図11の隔膜カートリッジの隔膜固定部をより詳しく示す断面図である。
【図13】(a)通常の隔膜、(b)補強体をそれぞれ備えた隔膜を用いた隔膜式電極の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1 隔膜カートリッジ
2 外側リング(第1の固定部材)
3 内側リング(第2の固定部材)
4 隔膜
5 隔膜固定用ワッシャーリング(第2の固定部材)
6 隔膜固定用リングねじ(固定補助手段)
7 隔膜カートリッジ固定部材
22 大径孔
23 小径孔
26 環状肩部
27 環状凹部
35 環状凸部
55 環状凸部
80 本体ボディ
90 電極本体
91 電極支持体
92 ガラスホルダ
93 アノード
94 カソード
98 外筒
100 溶存酸素電極(隔膜式電極)
E 内部液(電解液)
P 圧縮領域
S 非圧縮領域
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a diaphragm electrode for measuring the concentration of a gas to be measured dissolved in a sample solution.Used forDiaphragm cartridgeTheIt is related.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to measure the dissolved oxygen concentration, for example, as a measurement object gas dissolved in a sample solution, a so-called redox current measurement using a galvanic cell type or a polarographic method has been performed. For example, in order to improve the yield of the fermented product, and because it is necessary to grasp the physiological state of the cells in the experimental plant, the dissolved oxygen in the culture tank is measured. In the oxidation-reduction current measurement, a measurement electrode having a working electrode and a counter electrode that generates a current by a redox reaction corresponding to the oxidation-reduction reaction on the working electrode is used. A diaphragm type electrode having a gas permeable diaphragm that selectively permeates gas is widely used so that such a measurement electrode does not come into contact with, for example, interfering ions in a sample solution.
[0003]
Such oxidation-reduction current measurement is used in fields such as the environment (rivers, seawater, lakes), water treatment, aquaculture, and the like, in addition to the above-described fermentation field. In addition to measuring dissolved oxygen concentration, for example, free residual chlorine concentration measurement, dissolved ozone concentration measurement, dissolved chlorine dioxide measurement, chlorous acid (HClO2) It can be used for concentration measurement, dissolved hydrogen concentration measurement, ammonia concentration measurement and the like.
[0004]
The schematic configuration of a conventional diaphragm electrode will be described. For example, as shown in FIG. 9, the diaphragm electrode 100 includes a main body 80 and an electrode main body 90 on the tip (lower end in the figure) side of the body 80. Have. The electrode body 90 has an electrode support tube 91, and an outer cylinder 98 connected to the lower portion of the body body 80 is provided so as to surround the outer periphery of the electrode support tube 91.
[0005]
A glass holder (glass holder) 92 is mounted on the sleeve portion 91 a below the electrode support tube 91. Further, a cathode (for example, platinum) 94 serving as a glass-sealed working electrode is attached to the front end (lower end in the figure) of the glass holder 92, and an anode serving as a counter electrode is disposed on the outer periphery of the lower end of the electrode support tube 91. (For example, lead) 93 is attached.
[0006]
And the diaphragm 4 used as a fluororesin film film etc. is provided so that the lower end opening part 99 of the outer cylinder 98 may be sealed, the outer periphery of the electrode support tube 91, the glass holder 92, and the anode 93, and the outer cylinder 98 An internal liquid (electrolytic solution) E is stored in an annular space defined between the inner peripheral portion and the inner peripheral portion. The internal liquid E comes into contact with the anode 93 and also comes into contact with the cathode 94 and the diaphragm 4 in a thin film shape so that the anode 93 and the cathode 94 are electrically connected.
[0007]
In the diaphragm type electrode, the characteristics of the diaphragm that selectively permeate the gas in the sample liquid (sample water) affect the performance of the electrode. In particular, how the membrane is stretched greatly affects its performance. For example,
(1) Adhesion between internal electrode and diaphragm
(2) Elongation of membrane surface in contact with internal electrode
(3) Dirt on the diaphragm due to sample liquid (sample water)
(4) Diaphragm breakage due to foreign matter in sample liquid (sample water)
Etc. greatly affect the electrode performance.
[0008]
Therefore, in order to maintain the normal performance of the electrode, it is necessary to replace the diaphragm when trouble occurs or periodically.
[0009]
As a method for replacing the diaphragm, there is a method in which the diaphragm itself is replaced with a new one and is stretched on the electrode body. For example, as shown in FIG. 9, the diaphragm 4 cut larger than the outer diameter of the lower end portion of the outer cylinder 98 is disposed so as to seal the lower end opening 99 of the outer cylinder 98, and the outer cylinder The portion of the lower end portion 98 that protrudes outside the outer diameter is tightened into a groove portion 76 provided on the outer periphery near the lower end portion of the outer cylinder 98 using an elastic O-ring 75 as a diaphragm fixing member.
[0010]
According to this method, the cost for the replacement of the diaphragm is only the cost of the diaphragm and is relatively inexpensive. However, it is difficult to replace a very thin diaphragm at the electrode installation site, the workability is extremely poor, and considerable skill is required. For this reason, wrinkles, deflections, etc. are likely to occur in the exchanged diaphragm, and often the diaphragm needs to be replaced several times.
[0011]
On the other hand, as shown in FIG. 10, there is a method of mounting a so-called diaphragm cartridge 1 (FIG. 11 (a)) to which a diaphragm 4 is attached in advance. That is, the diaphragm cartridge fixing member 7, which is a substantially cylindrical cap nut or the like, is configured to be attached to the lower end portion of the outer cylinder 98 by, for example, screwing, and the diaphragm cartridge 1 is configured by the diaphragm cartridge fixing member 7. It is attached to the lower end opening 99 of the outer cylinder 98. As will be described in detail later, the diaphragm cartridge 1 (FIG. 11A) has an annular holding receiving portion 21 having a shape in which the lower end side edge is cut out in an annular shape, and this annular holding receiving portion 21 is fixed to the diaphragm cartridge. The member 7 is fitted into an annular pressing portion 71 that is an annular shoulder portion that forms the edge of the lower opening 72 of the member 7. Thus, the diaphragm cartridge fixing member 7 is screwed to the lower end portion of the outer cylinder 98, whereby the diaphragm cartridge 1 to which the diaphragm 4 is attached in advance is fixed to the lower end of the outer cylinder 98.
[0012]
In this method, compared to the case where only the diaphragm is replaced as described above, the cost of replacement parts is high, but since the diaphragm is replaced for each diaphragm cartridge in which the diaphragm is stretched in advance, The replacement work is easy, and it has a great advantage that the work can be completed in a short time. Therefore, for example, the total cost can be reduced, such as reducing the burden on the operator or reducing the missing measurement value.
[0013]
As a method of attaching the diaphragm 4 to the diaphragm cartridge 1, for example, there is a method described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-68253. That is, as a conventional diaphragm fixing method of the diaphragm cartridge 1, as shown in FIG. 11A, an outer ring 2 that is an annular member for fixing the diaphragm and an inner ring that is an annular member fitted into the outer ring 2 are used. 3 and a method for holding and fixing the diaphragm 4 is devised and implemented.
[0014]
To further explain with reference to FIG. 11B, the outer ring 2 of the diaphragm cartridge 1 has a shape in which a concave portion is provided in a substantially disk-shaped member. That is, the outer ring 2 has a cylindrical large-diameter hole 22 provided with an inner peripheral surface 24 and a cylindrical small-diameter hole 23 provided with an inner peripheral surface 25 having a smaller diameter. An annular shoulder 26 having a circular shape in plan view is formed between 22 and the small diameter hole 23, that is, in the lower end portion of the outer ring 2 in this example. The inner ring 3 has an outer diameter substantially the same as the large-diameter inner peripheral surface 24 of the outer ring 2, and has a through hole 31 having an inner peripheral surface 32 that is slightly smaller in diameter than the small-diameter hole 23 of the outer ring 2. It is a right cylindrical annular member.
[0015]
When the diaphragm 4 is fixed, the diaphragm 4 cut into a substantially circular shape having an inner diameter substantially the same as the inner diameter of the large-diameter hole 22 is separated from the upper surface 26 a of the annular shoulder 26 of the outer ring 2 and the inner ring 3. The inner ring 3 is press-fitted into the large-diameter hole 22 of the outer ring 2 so as to be sandwiched by the one annular surface (lower surface) 34. As a result, the outer peripheral surface 33 of the inner ring 3 and the large-diameter inner peripheral surface 24 of the outer ring 2 are frictionally engaged, and the annular shoulder upper surface 26a of the outer ring 2 and the lower surface 34 of the inner ring 3 are separated. 4 is compressed and held.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the diaphragm fixing method in the conventional diaphragm cartridge 1 as shown in FIGS. 11A and 11B has the following problems.
[0017]
That is, as shown in more detail in FIG. 12, in the conventional diaphragm cartridge 1, the diaphragm 4 is held between the lower surface 34 of the inner ring 3 and the flat portion of the annular shoulder upper surface 26 a of the outer ring 2. Thus, when compressed and pressed in the thickness direction of the diaphragm 4 at the flat portion, the compressed region of the diaphragm 4 undergoes plastic deformation, and the compressed volume of the diaphragm 4 is inward (in the direction of the arrow in the figure). It will grow. As a result, as shown in FIGS. 11A and 12, the diaphragm 4 swells or wrinkles in the direction of the central axis (one-dot chain line) of the diaphragm cartridge 1. Thus, in the conventional diaphragm fixing method, it is difficult to stretch the diaphragm 4 uniformly without bending or wrinkling.
[0018]
Conventionally, in order to mount the diaphragm cartridge 1 in which the diaphragm 4 is bent on the outer cylinder 98, the diaphragm cartridge is fixed in order to bring the electrode (cathode 94) and the diaphragm 4 into close contact with each other in a state where no wrinkle is generated on the diaphragm 4. It was necessary to finely adjust the tightening of the member (cap nut) 7 to the outer cylinder 98 for each diaphragm electrode 100, and the replacement work of the diaphragm cartridge 1 was complicated. If this adjustment is not successful, each electrode may have different current sensitivities, which may lead to problems in that the quality of the electrode is impaired.
[0019]
The above-described problem becomes more remarkable when the diaphragm 4 is thick. That is, as shown in FIG. 13 (a), for example, a normal diaphragm 4 made of, for example, a FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) film, a so-called Teflon film or the like, generally has a thickness of about 10 to 100 μm. It is.
[0020]
On the other hand, as the diaphragm 4 of the diaphragm electrode 100 used as a dissolved oxygen sensor in a fermenter, for example, a thick diaphragm 4 having a laminated structure is used to reinforce the diaphragm 4 so as to withstand high pressure during steam sterilization of the culture tank. is there. For example, as shown in FIG. 13B, an FEP layer 4a is provided on the electrode side, and a reinforcing layer 4b in which a stainless steel mesh 4c as a reinforcing body is embedded in a silicon resin 4d is laminated on the FEP layer 4a. There is a diaphragm 4. In such a diaphragm 4, for example, the FEP layer 4 a has a thickness of about 10 μm to 100 μm, and the reinforcing layer 4 b has a thickness of 100 μm to 200 μm.
[0021]
As described above, the relatively thick diaphragm 4 is formed in the thickness direction of the diaphragm by the entire surface of the flat portions (26a, 34) of the outer ring 2 and the inner ring 3 in the conventional diaphragm cartridge 1 by having a reinforcing structure. When compressed, it is more likely to cause plastic deformation than a relatively thin diaphragm, and thus the phenomenon such as bending and wrinkling becomes more remarkable.
[0022]
A diaphragm that can withstand, for example, high pressure, using the diaphragm 4 having the above-described reinforcing structure by regulating the thickness of the diaphragm 4 in order to properly stretch the diaphragm 4 on the diaphragm cartridge 1. There was a limit to the practical use of the type electrode or diaphragm cartridge.
[0023]
  Accordingly, an object of the present invention is to provide a diaphragm-type electrode that can stretch the diaphragm uniformly without bending or wrinkling.Used forDiaphragm cartridgeTheIs to provide.
[0024]
  Another object of the present invention is a diaphragm type electrode capable of stretching a diaphragm uniformly without bending or wrinkling even when a thicker diaphragm such as a diaphragm provided with a reinforcing body is used.Used forDiaphragm cartridgeTheIs to provide.
[0025]
  Furthermore, another object of the present invention is to provide a diaphragm-type electrode that can attach a diaphragm without bending or wrinkle to the diaphragm-type electrode with a simple operation.Used forDiaphragm cartridgeTheIs to provide.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  The above object is a diaphragm electrode according to the present invention.Used forDiaphragm cartridgeTheAchieved.
[0028]
  In summary, the firstMain departureClearlyAccording toA diaphragm cartridge that can be integrally attached to and detached from a diaphragm electrode; a first fixing member having an annular recess; a second fixing member having an annular protrusion adapted to the annular recess; the annular recess and the A diaphragm compressed and held on the annular projection;The first fixing member includes a large-diameter hole opened at one end, and a small-diameter hole that is smaller in diameter than the large-diameter hole and communicates with the large-diameter hole and opens on the opposite side of the large-diameter hole. An annular member in which the annular recess is formed in a shoulder formed between the large-diameter hole and the small-diameter hole; the second fixing member has a through-hole, and has one annular surface The annular protrusion is formed, and is an annular member that is press-fitted into the large-diameter hole of the first fixing member; and the diaphragm includes the large-diameter hole and the small-diameter of the first fixing member. Compressed and held by the annular recess and the annular projection so as to block the holeA diaphragm cartridge is provided..
[0029]
  BookSecond aspect of the inventionlikeAccording toA diaphragm cartridge that can be integrally attached to and detached from a diaphragm electrode; a first fixing member having an annular recess; a second fixing member having an annular protrusion adapted to the annular recess; the annular recess and the A diaphragm compressed and held on the annular projection;The first fixing member includes a large-diameter hole opened at one end, and a small-diameter hole that is smaller in diameter than the large-diameter hole and communicates with the large-diameter hole and opens on the opposite side of the large-diameter hole. An annular member in which the annular recess is formed in a shoulder formed between the large-diameter hole and the small-diameter hole; the second fixing member has a through-hole, and has one annular surface The annular convex portion is formed in the large-diameter hole of the first fixing member, and the annular convex portion is disposed so as to fit into the annular concave portion;The diaphragm cartridge isFurther, a through hole is screwed into the large-diameter hole of the first fixing member and presses the second fixing member arranged in the first fixing member against the first fixing member. An annular fixing assisting means; the diaphragm is compressed and held by the annular recess and the annular projection so as to block the large diameter hole and the small diameter hole of the first fixing member. RuA diaphragm cartridge is provided..
[0032]
  According to each embodiment of the present invention, the annular recess and the annular projection are formed concentrically with the first and second fixing members. or,According to each embodiment of the present invention, when the depth of the annular recess is h1, the height of the annular projection is h2, and the thickness of the diaphragm is t,
  h2 ≧ h1 + t
The relationship is established. According to the preferred embodiments of the present invention, tension is always applied to the diaphragm.
[0033]
According to one embodiment of the present invention, the diaphragm has a thickness of 20 μm or more and 300 μm or less.
[0034]
Furthermore, according to another embodiment of each of the present invention, the diaphragm includes at least a selective gas permeable membrane and a reinforcing body.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the diaphragm fixing method, diaphragm cartridge, and diaphragm electrode according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0036]
Example 1
In this embodiment, the present invention is applied to a diaphragm electrode used for measurement of dissolved oxygen in a culture tank, that is, a dissolved oxygen electrode for fermentation (hereinafter simply referred to as “dissolved oxygen electrode”).
[0037]
FIG. 7 shows an example of a dissolved oxygen electrode to which the diaphragm cartridge 1 according to the present invention can be attached and detached. First, the schematic configuration of the dissolved oxygen electrode according to this embodiment will be described. In this embodiment, the dissolved oxygen electrode 100 has a main body body 80 having a substantially cylindrical shape. A base 81 is attached. The body 80 and the electrode base 81 are made of a metal such as stainless steel (SUS316), for example. The electrode base 81 has an upper end sleeve-shaped portion 81a filled with epoxy resin, and a pin base 84 integrally formed with a plurality of pins 83 (83a, 83b) is attached to the upper end of the epoxy resin. The pin base 84 is attached to the electrode base 81 by a pin base presser 81 b that is screwed to the sleeve-shaped portion 81 a of the electrode base 81.
[0038]
The pin 83a is electrically connected to the electrode base 81 through a lead wire 86a. The other pin 83b is electrically connected to the jack terminal 88 of the socket 87 through a lead wire 86b, which will be described in detail later.
[0039]
An electrode body 90 is provided below the body 80. As will be described later, in this embodiment, the electrode body 90 is an electrode cartridge C that is detachable from the body 80, but the present invention is not limited to this.
[0040]
The electrode main body 90 has an elongated cylindrical shape, and is usually made of a metal such as stainless steel (SUS316), and an electrode support tube 91, and a glass holder (glass) mounted in a sleeve 91a below the electrode support tube 91. Holder) 92. An anode 93 made of lead is attached as a counter electrode to the outer peripheral portion of the lower end of the electrode support tube 91, and a cathode 94 made of platinum encapsulated in glass as a working electrode is attached to the lower end (tip) of the glass holder 92. Silver-silver chloride can also be used as the anode 93.
[0041]
At the upper end of the electrode support tube 91, a plug 85, which is integrally formed with a pin 85a and made of, for example, a fluororesin, is screwed. The pin 85 a is electrically connected to the cathode 94 through a lead wire 96 passed through the electrode support tube 91.
[0042]
A connecting tube 89 is disposed between the inner peripheral surface of the cylindrical body 80 and the electrode support tube 91. The connection pipe 89 is attached to the body 80 by screwing with the lower end of the body 80 at the upper end thereof. Further, the lower outer peripheral portion of the connection tube 89 and the upper inner peripheral portion of the outer cylinder 98 disposed on the outer periphery of the electrode support tube 91 are screwed together. As a result, the body 80 and the outer cylinder 98 are integrally connected via the connection pipe 89. The connecting pipe 89 and the outer cylinder 98 are made of a metal such as stainless steel (SUS316), for example. Further, a socket 87 formed of, for example, a fluororesin or the like, in which a jack 87a is integrally formed, is screwed to the inner peripheral portion of the upper end of the connection pipe 89. The jack 87a can be electrically connected to the pin 85a of the plug 85.
[0043]
In addition, the inner periphery of the upper end of the connection tube 89 and the outer periphery of the upper end of the electrode support tube 91 are screwed together.
Accordingly, the electrode support tube 91 is detachably attached to the body 80 via the connection tube 89.
[0044]
The upper end of the diaphragm cartridge fixing member 7 having a substantially cylindrical shape is screwed to the outer peripheral portion of the lower end of the outer cylinder 98 disposed on the outer periphery of the electrode support tube 91. With this diaphragm cartridge fixing member 7, the diaphragm cartridge 1 including the selective gas permeable diaphragm 4 that transmits at least the measurement target gas is mounted in the lower end opening 99 of the outer cylinder 98.
[0045]
That is, as shown in more detail in FIG. 8, in the dissolved oxygen electrode 100 of the present embodiment, a screw portion 98 a is formed on the outer peripheral portion of the lower end of the outer tube 98, and the upper portion of the substantially cylindrical diaphragm cartridge fixing member 7 is formed. A threaded portion 73 formed around the periphery is screwed together. The annular shoulder forming the edge of the lower opening 72 of the diaphragm cartridge fixing member 7 serves as an annular pressing portion 71 that holds the diaphragm cartridge 1 on the outer cylinder 98. An annular holding receiving portion 21 that is an annular notch provided on the outer periphery of the lower end of the outer ring 2 of the diaphragm cartridge 1 described later in detail is fitted into the annular pressing portion 71.
[0046]
When the diaphragm cartridge 1 is fixed to the lower end opening 99 of the outer cylinder 98, the diaphragm cartridge 1 is disposed in the lower end opening 99 of the outer cylinder 98, and the annular holding receiver 21 is an annular shape of the diaphragm cartridge fixing member 7. The diaphragm cartridge fixing member 7 is screwed to the lower end portion of the outer cylinder 98 so as to be fitted to the pressing portion 71. Thus, the diaphragm cartridge 1 in which the diaphragm 4 is properly stretched in advance is fixed to the lower end of the outer cylinder 98.
[0047]
By mounting the diaphragm cartridge 1, the diaphragm 4 seals the lower end opening 99 of the outer cylinder 98, the outer periphery of the electrode support tube 91, the glass holder 92 and the anode 93, the inner periphery of the outer cylinder 98, and the diaphragm 4. The internal liquid (electrolytic solution) E is stored in an annular space formed between the diaphragm cartridge 1 and the diaphragm cartridge 1. The internal liquid E comes into contact with the anode 93 and also comes into contact with the cathode 94 and the diaphragm 4 in a thin film shape so that the anode 93 and the cathode 94 are electrically connected. An O-ring 74 is disposed on the outer periphery of the lower end opening 99 of the outer cylinder 98, and seals the space in which the internal liquid E is stored after the diaphragm cartridge 1 is mounted.
[0048]
Next, with reference to FIG.1 and FIG.2, schematic structure of the diaphragm cartridge 1 which can be attached or detached to the dissolved oxygen electrode 100 of a present Example is demonstrated.
[0049]
In the diaphragm cartridge 1 of this embodiment, as shown in FIG. 1, the diaphragm 4 is sandwiched and fixed by an outer ring 2 as a first fixing member and an inner ring 3 as a second fixing member. As shown in more detail in FIG. 2, the outer ring 2 of the diaphragm cartridge 1 includes a large-diameter inner peripheral surface 24, and includes a large-diameter hole 22 opened on the upper side in the figure and a small-diameter inner peripheral surface 25. And a small diameter hole 23 communicating with the large diameter hole 22 to form an annular member penetrating the substantially disk-shaped member. Thus, an annular shoulder 26 is formed between the large diameter hole 22 and the small diameter hole 23. Further, an annular holding receiving portion 21 having a shape in which an edge is cut out in an annular shape is formed on the outer periphery on the lower side of the outer ring 2 in the drawing. As described above, the annular holding portion 21 of the cartridge fixing member 7 is engaged with the annular holding portion 71.
[0050]
The inner ring 3 has a disk-shaped member by a through hole 31 having an outer diameter substantially the same as the diameter of the large-diameter hole 22 of the outer ring 2 and slightly smaller than the diameter of the small-diameter cylindrical hole 23 of the outer ring 2. The annular member penetrated.
[0051]
Although not limited, the outer ring 2 can be made of metal. In this embodiment, it is made of stainless steel (SUS316). Moreover, the inner ring 3 is not limited, but is manufactured using polysulfone resin in this embodiment. The inner ring 3 can be made of a metal such as stainless steel in the same manner as the outer ring 2.
[0052]
More specifically, in this embodiment, the inner diameter of the large diameter hole 22 of the outer ring 2 is 12.1 mm, and the inner diameter of the small diameter hole 23 is 8.2 mm. The inner ring 3 has an outer diameter of 12.2 mm, and the through hole 31 has an inner diameter of 7.8 mm. Further, the height of the large-diameter hole 22 of the outer ring 2 is 2 mm, and the diaphragm cartridge 1 formed by the outer ring 2 and the inner ring 3 in a state where the diaphragm 4 is fixed by the inner ring 3 as will be described in detail later. The height of the inner ring 3 is set so that the upper surface is substantially coplanar.
[0053]
  When the diaphragm 4 is fixed by the outer ring 2 and the inner ring 3, the diaphragm 4 is cut into a substantially circular shape having substantially the same diameter as the inner diameter of the large-diameter hole 22 of the outer ring 2, and the annular shoulder 26 of the outer ring 2 is cut. Place. Then outside~ sideInside the large-diameter hole 22 of the ring 2~ sidePress-fit the ring 3.
[0054]
In the diaphragm cartridge 1 of the present embodiment, an annular recess 27 having a circular shape in plan view is provided on the upper surface 26a of the annular shoulder portion 26 of the outer ring 2 at the approximate center in the width direction of the annular shoulder portion upper surface 26a. Further, one annular surface (lower surface in the drawing) 34 of the inner ring 3 is provided with an annular convex portion 35 having a circular shape in plan view, which fits the annular concave portion 27 provided in the outer ring 2.
[0055]
When fixing the diaphragm 4, the diaphragm 4 cut out to a predetermined size is placed on the annular shoulder 26 of the outer ring 2, and the inner ring 3 is inserted into the large-diameter side cylindrical hole 22 of the outer ring 2. The diaphragm 4 is compressed in a linear (annular) compression region formed by the annular concave portion 27 of the outer ring 2 and the annular convex portion 35 of the inner ring 3. Thus, the large-diameter inner peripheral surface 24 of the outer ring 2 and the outer peripheral surface 33 of the inner ring 3 are frictionally engaged, and the diaphragm 4 is held by the annular concave portion 27 and the annular convex portion 35. The two large diameter holes 22 and the small diameter holes 23 are stretched so as to be blocked.
[0056]
Further explanation will be given with reference to FIG. 3. The diaphragm 4 has an annular recess 27 provided in the outer ring 2 and an annular protrusion provided in the inner ring in a state where the inner ring 3 is fitted into the outer ring 2. The compression is performed only in the linear (annular) region (compression region) P facing the portion 35. In regions (non-compressed regions) S, S located across the compression region P in the width direction of the annular shoulder 26, the diaphragm fixing side surface 34 of the inner ring 3 is in contact with the diaphragm 4, and is not compressed. .
[0057]
In order to achieve such conditions, the relationship between the depth h1 of the annular recess 27 provided in the outer ring 2, the height h2 of the annular projection 35 provided in the inner ring 3, and the thickness t of the diaphragm 4 is
h2 ≧ h1 + t
It is preferable that
[0058]
However, the diaphragm 4 is substantially compressed and fixed only in the compression region P. When the diaphragm 4 is fixed, the diaphragm 4 is not prevented from entering the region P, and plastic deformation of the diaphragm 4 is prevented. The diaphragm 4 may be held in the region S as long as it does not occur.
[0059]
Thus, by making the area | region which compresses the diaphragm 4 with the outer side ring 2 and the inner side ring 3 linear (annular), the area to which the diaphragm 4 is compressed can be minimized. Thereby, it is possible to prevent the diaphragm 4 from being plastically deformed and extending toward the inside of the diaphragm cartridge 1, that is, toward the center of the diaphragm cartridge 1 indicated by a one-dot chain line in FIG. 3. It is possible to prevent the diaphragm 4 from being bent and wrinkled.
[0060]
Further, with the configuration of this embodiment, when the annular convex portion 35 of the inner ring 3 presses the diaphragm 4 against the annular concave portion 27 of the outer ring 2, the diaphragm 4 enters the annular concave portion 27. As a result, the tension toward the outside from the center of the diaphragm cartridge 1 acts uniformly on the circular diaphragm 4 (in the direction of the arrow in FIGS. 3 and 4), and the diaphragm 4 can be in a uniform stretched state.
[0061]
  The diaphragm 4 usually has an appropriate stretchability, and the diaphragm cartridge 1 of this embodiment in which the diaphragm 4 is stretched in a uniform stretched state is attached to the outer cylinder by the diaphragm cartridge fixing member 7.98 is attached to the cathode, while the diaphragm 4 is slightly stretched.94 is completely adhered. Since the diaphragm 4 is bent and stretched without wrinkles in the diaphragm cartridge 1 of the present embodiment, the diaphragm cartridge fixing member (cap nut) 7 prevents wrinkles from being generated in the diaphragm 4 when the diaphragm cartridge 1 is mounted. It is not necessary to finely adjust the tightening by the respective dissolved oxygen electrodes 100.
[0062]
Of course, since the thickness of the diaphragm 4 varies, the present invention does not limit the depth h1 of the annular recess 27 provided in the outer ring 2 and the height h2 of the annular projection 35 provided in the inner ring 3. However, by adjusting appropriately, it can be applied to the diaphragm 4 having any thickness from the thin diaphragm 4 to the thick diaphragm 4.
[0063]
As an example, when using a diaphragm 4 (product number OCT-5011 manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd.) made of FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) having a thickness t of 50 μm, the outer ring 2 The depth h1 of the annular recess 27 provided on the inner ring 3 is 150 μm, and the height h2 of the annular projection 35 provided on the inner ring 3 is 200 μm, so that the present invention preferably operates and is uniform in a state free from bending and wrinkling. The diaphragm 4 could be stretched around the diaphragm cartridge 1.
[0064]
For example, the present invention can be applied to the case where a thick diaphragm 4 having a selective gas permeable membrane and a reinforcing body is used. As an example, as shown in FIG. 13B, a gas selective permeation layer 4a (thickness 50 μm) manufactured by FEP and a reinforcing layer 4b (thickness) in which a stainless steel mesh 4c is coated with a silicon resin 4d as a reinforcing body. And a diaphragm 4 (product number OCA00002 manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd.) having a thickness t of 150 μm was used. In this case, when the depth h1 is 150 μm and the height h2 is 300 μm, the present invention preferably works. Similarly to the case where the thin diaphragm 4 is used, the diaphragm 4 is uniformly distributed without bending or wrinkling. The cartridge 1 could be stretched.
[0065]
The present invention can be applied without being particularly limited to the thickness of the diaphragm 4. For example, it is suitable for fixing a diaphragm 4 for a diaphragm electrode generally having a thickness of 5 μm to 500 μm. In particular, compression by a flat portion has been conventionally performed, such as a diaphragm 4 having a selective gas permeable membrane layer having a thickness of about 10 μm to 100 μm and a reinforcing layer having a reinforcing body and a thickness of about 100 μm to 200 μm. This is effective for fixing a relatively thick diaphragm 4 having a thickness of 20 μm or more and 300 μm or less, which is easy to cause plastic deformation.
[0066]
  As described above, in the diaphragm cartridge 1 of this embodiment, the area where the diaphragm 4 is compressed by the outer ring 2 and the inner ring 3 is linear, and the diaphragm 4 is directed outward from the center.USince the outer ring 2 and the inner ring 3 are nipped and fixed so that the tension works, the diaphragm 4 can be uniformly stretched on the diaphragm cartridge 1 without bending and wrinkling, RegularIntervalThe diaphragm cartridge 1 on which the membrane is stretched can be attached to the diaphragm electrode 100. Thereby, the adhesion between the diaphragm 4 and the cathode 94 is always kept good by exchanging the diaphragm cartridge 1, the current sensitivity and stability of the dissolved oxygen electrode 100 are extremely good, and the quality of the electrode 100 is stabilized.
[0067]
Example 2
Next, another embodiment of the diaphragm cartridge that can be attached to and detached from the dissolved oxygen electrode 100 described in Embodiment 1 will be described. For the explanation of the dissolved oxygen electrode 100, the explanation in Example 1 is used. Elements having the same functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0068]
In the above-described first embodiment, the diaphragm 4 is described as being fixed by the outer ring 2 and the inner ring 3 press-fitted into the large-diameter hole 22 of the outer ring 2, but the present invention is not limited to this. It is not something.
[0069]
As shown in FIG. 5A, in this embodiment, a diaphragm fixing washer ring 5 having an annular projection 55 for fixing the diaphragm 4 is used as the second fixing member, and the outer ring 3 has a large diameter. A diaphragm fixing ring screw 6 is used as a fixing auxiliary means that is screwed into the hole 22 and presses the washer ring 5 against the outer ring 3.
[0070]
Further description will be made with reference to FIG. 5B. The large-diameter inner peripheral surface 24 of the large-diameter hole 22 of the outer ring 2 that is substantially the same as that of the first embodiment includes a screw portion 28. The diaphragm fixing washer ring 5 has a through hole 51 having an outer diameter slightly smaller than the diameter of the large diameter hole 22 of the outer ring 2 and an inner diameter slightly smaller than the inner diameter of the small diameter cylindrical hole 23 of the outer ring 2. .
The diaphragm fixing ring screw 6 has, on the lower outer peripheral surface 63 thereof, a screw portion 65 that engages with a screw portion 28 provided on the large-diameter inner peripheral surface 24 of the large-diameter hole 22 of the outer ring 2. Yes. Similarly to the washer ring 5, the ring screw 6 has a through hole 61 having a diameter slightly smaller than the diameter of the small diameter hole 23 of the outer ring 2.
[0071]
According to the present embodiment, the outer ring 2 has the annular recess 27 on the upper surface 26 a of the annular shoulder 26, as in the first embodiment. Further, the diaphragm fixing washer ring 5 is provided with an annular convex portion 55 corresponding to the annular concave portion 27 provided in the outer ring 2 on one annular surface (lower surface in the figure) 54.
[0072]
When the diaphragm 5 is fixed, the diaphragm 4 is cut into a substantially circular shape having the same diameter as the large-diameter hole 22 of the outer ring 2 and placed on the annular shoulder 26 of the outer ring 2. Next, the washer ring 5 for securing the diaphragm is placed on the diaphragm 4 at a position where the annular protrusion 55 matches the annular recess 27 of the outer ring 2. Thereafter, the diaphragm fixing ring screw 6 is screwed into the large-diameter hole 28 of the outer ring 2. Accordingly, the diaphragm fixing washer 5 is pressed toward the outer ring 2, and the diaphragm 4 is sandwiched and fixed by the annular convex portion 55 of the washer 5 and the annular concave portion 27 of the outer ring 2. As a result, as in the first embodiment, the diaphragm 4 is substantially compressed only in the linear (annular) compression region formed by the annular concave portion 27 and the annular convex portion.
[0073]
Also in this embodiment, preferably, the relationship between the depth h1 of the annular recess 27, the height h2 of the annular projection, and the thickness t of the diaphragm 4 is
h2 ≧ h1 + t
And
[0074]
  As described above, also in the configuration of the present embodiment, the region where the diaphragm 4 is compressed is linear, and the diaphragm 4 is directed outward from the center.USince the tension is fixed so as to work, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0075]
Example 3
In each of the above-described embodiments, the diaphragm fixing method of the present invention is embodied in a diaphragm cartridge. As described above, when the diaphragm for replacement of the diaphragm electrode is formed into a cartridge, the operability for mounting the diaphragm is remarkably improved. However, the principle of the present invention can be applied to a diaphragm type electrode other than the diaphragm cartridge type. Next, several embodiments in which the diaphragm fixing method according to the present invention is applied to a diaphragm type electrode other than the diaphragm cartridge type will be described. In addition, about the whole structure of the diaphragm type electrode 100, the description in Example 1 is used, and the same code | symbol is attached | subjected to the element which has the same structure and function, and detailed description is abbreviate | omitted.
[0076]
As shown to Fig.6 (a), the fixing ring 120 provided with the cyclic | annular recessed part 127 is used as a 1st fixing | fixed part of the structure similar to the outer side ring 2 (FIG. 2) in Example 1. FIG. In addition, as a second fixing portion that performs substantially the same function as the inner ring 3 (FIG. 2) described in the first embodiment, an edge portion 99a of the lower end opening 99 of the outer cylinder 98 is used, and this edge portion 99a. An annular projection 130 is provided on the surface. The fixing ring 120 is fitted to the edge 99a in the same manner as the relationship between the outer ring 2 and the inner ring 3 in the first embodiment. Then, a ring fixing member 170 having the same configuration as that of the diaphragm cartridge fixing member 7 (FIG. 8) in the first embodiment is screwed through a screw portion 98a provided on the outer peripheral surface of the lower end portion of the outer cylinder 98. The annular holding receiving portion 121 of the fixing ring 120 and the annular pressing portion 171 of the ring fixing member 170 are fitted, and the fixing ring 120 is fixed to the lower end of the outer cylinder 98.
[0077]
  When the diaphragm 4 is fixed, for example, the diaphragm 4 cut out to an appropriate size is disposed on the annular shoulder upper surface 126a of the fixing ring 120, and the fixing ring 120 is fitted to the edge 99a. The fixing member 170 is screwed to the lower end portion of the outer cylinder 98. Accordingly, the annular recess 127 provided on the upper surface 126a of the annular shoulder 126 of the fixing ring 120 and the annular protrusion 13 provided on the edge 99a.0Thus, the diaphragm 4 can be pinched and fixed.
[0078]
Alternatively, as shown in FIG. 6 (b), as a fixing auxiliary means having the same function as that of the diaphragm fixing ring screw 6 (FIG. 5b) described in the second embodiment, a lower portion of the outer cylinder 98 is provided. The edge 99a of the end opening 99 is used. Further, as the first fixing portion, the same structure as that of the outer ring 2 (FIG. 5b) in the second embodiment is used, and the fixing ring 120 provided with the annular recess 126 is used, and the second fixing portion is used in the second embodiment. The diaphragm fixing washer ring 150 having the same configuration as that of the diaphragm fixing washer ring 5 and having an annular convex portion 155 is used. A screw portion 128 is provided on the inner peripheral surface 124 on the large diameter side of the fixing ring 120, and a screw portion 163 that is screwed to the screw portion 128 is provided on the outer peripheral portion of the lower end of the outer cylinder 98.
[0079]
When the diaphragm 4 is fixed, for example, the diaphragm 4 cut out to an appropriate size is arranged on the annular shoulder upper surface 126a of the fixing ring 120, and the diaphragm fixing washer ring 150 is formed on the annular recess 127 and the annular recess 127. It arrange | positions so that the convex part 155 may fit. Next, the lower end edge 99a of the outer cylinder 98 and the fixing ring 120 are screwed together. Thereby, the diaphragm can be pinched and fixed by the annular concave portion 127 and the annular convex portion 155.
[0080]
  Thus, even when the principle of the present invention is applied to a diaphragm electrode other than the diaphragm cartridge removable type, the region for compressing the diaphragm 4 is linear. Furthermore, the diaphragm 4 is directed outward from the center.USince it is compressed and held so that tension acts, the diaphragm 4 can be stretched uniformly in a state without bending or wrinkling. As a result, the current sensitivity and stability of the diaphragm electrode 100 of this embodiment are extremely good, and the quality of the diaphragm electrode 100 is stabilized.
[0081]
In each of the above-described embodiments, the present invention has been described on the assumption that the diaphragm electrode is a dissolved oxygen electrode for fermentation (dissolved oxygen electrode). However, the present invention is not limited to this, for example, free residual Electrode for measuring chlorine concentration, electrode for measuring dissolved ozone concentration, electrode for measuring dissolved chlorine dioxide concentration, chlorous acid (HClO2) It can be suitably embodied in a concentration measurement electrode, a dissolved hydrogen concentration measurement electrode, an ammonia concentration measurement electrode, and the like.
[0082]
【The invention's effect】
  As explained above, the present inventionAccording toThe diaphragm used for the diaphragm electrode can be uniformly stretched without bending or wrinkling. Further, according to the present invention, even when a thicker diaphragm is used, the diaphragm can be uniformly stretched without bending or wrinkling. Furthermore, according to the present invention, the diaphragm without deflection and wrinkle can be attached to the diaphragm electrode by a simple operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a diaphragm cartridge according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded cross-sectional view of the diaphragm cartridge of FIG.
3 is an enlarged cross-sectional view of a diaphragm fixing portion in the diaphragm cartridge of FIG. 1. FIG.
4 is a plan view of the diaphragm cartridge for explaining the tension applied to the diaphragm in the diaphragm cartridge of FIG. 1. FIG.
5A is a sectional view of another embodiment of the diaphragm cartridge according to the present invention, and FIG. 5B is an exploded sectional view thereof.
FIGS. 6A and 6B are enlarged cross-sectional views showing another embodiment of the diaphragm fixing portion of the diaphragm electrode according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of a diaphragm electrode according to the present invention.
8 is a cross-sectional view showing in more detail a diaphragm fixing part of the diaphragm type electrode of FIG. 7;
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a diaphragm fixing portion for explaining an example of a diaphragm fixing method in a conventional diaphragm electrode.
FIG. 10 is an enlarged sectional view of a diaphragm fixing portion for explaining another example of a diaphragm fixing method in a conventional diaphragm electrode.
11A is a sectional view showing an example of a conventional diaphragm cartridge, and FIG. 11B is an exploded sectional view thereof.
12 is a cross-sectional view showing in more detail a diaphragm fixing part of the diaphragm cartridge of FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a diaphragm type electrode using a diaphragm having (a) a normal diaphragm and (b) a reinforcing body, respectively.
[Explanation of symbols]
1 Diaphragm cartridge
2 Outer ring (first fixing member)
3 Inner ring (second fixing member)
4 diaphragm
5 Diaphragm fixing washer ring (second fixing member)
6 Diaphragm fixing ring screw (fixing auxiliary means)
7 Diaphragm cartridge fixing member
22 Large diameter hole
23 Small hole
26 Annular shoulder
27 Annular recess
35 Annular convex
55 Annular projection
80 Body
90 Electrode body
91 Electrode support
92 Glass holder
93 Anode
94 Cathode
98 outer cylinder
100 Dissolved oxygen electrode (diaphragm electrode)
E Internal solution (electrolyte)
P compression area
S Uncompressed area

Claims (7)

隔膜式電極に一体的に着脱可能な隔膜カートリッジであって、
環状凹部を有する第1の固定部材と、
前記環状凹部に適合する環状凸部を有する第2の固定部材と、
前記環状凹部と前記環状凸部とに圧縮されて保持された隔膜と、
を有し、
前記第1の固定部材は、一端に開口した大径孔と、前記大径孔より小径であり且つ前記大径孔と連通して前記大径孔とは反対側に開口した小径孔と、を有し、前記大径孔と前記小径孔の間に形成される肩部に前記環状凹部が形成された環状部材であり、
前記第2の固定部材は、貫通孔を有し、一方の環状面に前記環状凸部が形成され、前記第1の固定部材の前記大径孔内に圧入嵌合される環状部材であり、
前記隔膜は、前記第1の固定部材の前記大径孔と前記小径孔とを遮断するように前記環状凹部と前記環状凸部とに圧縮されて保持されることを特徴とする隔膜カートリッジ。
A diaphragm cartridge that can be integrally attached to and detached from the diaphragm electrode,
A first fixing member having an annular recess;
A second fixing member having an annular protrusion that fits into the annular recess;
A diaphragm compressed and held in the annular recess and the annular projection;
Have
The first fixing member includes a large-diameter hole opened at one end, and a small-diameter hole that is smaller in diameter than the large-diameter hole and communicates with the large-diameter hole and opens on the opposite side of the large-diameter hole. An annular member in which the annular recess is formed in a shoulder formed between the large-diameter hole and the small-diameter hole;
The second fixing member is an annular member having a through hole, the annular convex portion is formed on one annular surface, and press-fitted into the large-diameter hole of the first fixing member,
The diaphragm, the first of the large-diameter hole and the small-diameter hole and septum membrane cartridge wherein the annular recess and said being held in compression in the annular projection to interrupt you, wherein the fixing member .
隔膜式電極に一体的に着脱可能な隔膜カートリッジであって、
環状凹部を有する第1の固定部材と、
前記環状凹部に適合する環状凸部を有する第2の固定部材と、
前記環状凹部と前記環状凸部とに圧縮されて保持された隔膜と、
を有し、
前記第1の固定部材は、一端に開口した大径孔と、前記大径孔より小径であり且つ前記大径孔と連通して前記大径孔とは反対側に開口した小径孔と、を有し、前記大径孔と前記小径孔の間に形成される肩部に前記環状凹部が形成された環状部材であり、
前記第2の固定部材は、貫通孔を有し、一方の環状面に前記環状凸部が形成され、前記第1の固定部材の前記大径孔内に、前記環状凸部が前記環状凹部に嵌合するように配置される環状部材であり、
前記隔膜カートリッジは更に、前記第1の固定部材の前記大径孔内に螺着され、前記第1の固定部材内に配置された前記第2の固定部材を前記第1の固定部材に押圧する、貫通孔を有する環状の固定補助手段を有し、
前記隔膜は、前記第1の固定部材の前記大径孔と前記小径孔とを遮断するように前記環状凹部と前記環状凸部とに圧縮されて保持されることを特徴とする隔膜カートリッジ。
A diaphragm cartridge that can be integrally attached to and detached from the diaphragm electrode,
A first fixing member having an annular recess;
A second fixing member having an annular protrusion that fits into the annular recess;
A diaphragm compressed and held in the annular recess and the annular projection;
Have
The first fixing member includes a large-diameter hole opened at one end, and a small-diameter hole that is smaller in diameter than the large-diameter hole and communicates with the large-diameter hole and opens on the opposite side of the large-diameter hole. An annular member in which the annular recess is formed in a shoulder formed between the large-diameter hole and the small-diameter hole;
The second fixing member has a through hole, the annular convex portion is formed on one annular surface, and the annular convex portion is formed in the annular concave portion in the large-diameter hole of the first fixing member. An annular member arranged to fit,
The diaphragm cartridge is further screwed into the large-diameter hole of the first fixing member, and presses the second fixing member disposed in the first fixing member against the first fixing member. , Having an annular fixing auxiliary means having a through hole,
The diaphragm, the first of the large-diameter hole and the small-diameter hole and septum membrane cartridge wherein the annular recess and said being held in compression in the annular projection to interrupt you, wherein the fixing member .
前記環状凹部及び環状凸部は、前記第1、第2の固定部材と同心にて形成されることを特徴とする請求項1又は2の隔膜カートリッジ。The diaphragm cartridge according to claim 1 or 2, wherein the annular recess and the annular projection are formed concentrically with the first and second fixing members. 前記環状凹部の深さをh1、前記環状凸部の高さをh2、及び隔膜の厚さをtとすると、次式、
h2≧h1+t
の関係が成立することを特徴とする請求項のいずれかの項に記載の隔膜カートリッジ。
When the depth of the annular recess is h1, the height of the annular projection is h2, and the thickness of the diaphragm is t,
h2 ≧ h1 + t
The diaphragm cartridge according to any one of claims 1 to 3 , wherein the relationship is established.
前記隔膜には常に張力が加わることを特徴とする請求項のいずれかの項に記載の隔膜カートリッジ。The diaphragm cartridge according to any one of claims 1 to 4 , wherein tension is always applied to the diaphragm. 前記隔膜は、厚さが20μm以上、300μm以下である請求項のいずれかの項に記載の隔膜カートリッジ。The diaphragm cartridge according to any one of claims 1 to 5 , wherein the diaphragm has a thickness of 20 µm or more and 300 µm or less. 前記隔膜は、少なくとも、選択的ガス透過性膜と、補強体と、を備えていることを特徴とする請求項のいずれかの項に記載の隔膜カートリッジ。The diaphragm cartridge according to any one of claims 1 to 6 , wherein the diaphragm includes at least a selective gas permeable membrane and a reinforcing body.
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