JP2002350393A - プロトン導電体ガスセンサ - Google Patents
プロトン導電体ガスセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 金属ワッシャ１４と蓋体１６の間に、プロト
ン導電体膜を用いたセンサ本体４を配置し、絶縁性のガ
スケット２２を介して、金属缶２４に保持する。蓋体１
６には活性炭を収容し、開口１７，１８を介して、被測
定雰囲気をセンサ本体４へ導入し、ワッシャ１４の開口
１５から水蒸気と酸素を供給する。 【効果】 電池部品として用いられる蓋体を活性炭の容
器にでき、しかも活性炭内に広いガス流路を設けること
ができる。
ン導電体膜を用いたセンサ本体４を配置し、絶縁性のガ
スケット２２を介して、金属缶２４に保持する。蓋体１
６には活性炭を収容し、開口１７，１８を介して、被測
定雰囲気をセンサ本体４へ導入し、ワッシャ１４の開口
１５から水蒸気と酸素を供給する。 【効果】 電池部品として用いられる蓋体を活性炭の容
器にでき、しかも活性炭内に広いガス流路を設けること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明はプロトン導電体ガスセン
サに関し、特にその実装構造に関する。
サに関し、特にその実装構造に関する。
【０００２】
【従来技術】金属缶構造を用いたプロトン導電体ガスセ
ンサが知られている。センサ本体は、有機合成樹脂系の
プロトン導電体膜を、一対の電極膜でサンドイッチして
ＭＥＡ（膜電極複合体）とし、さらにＭＥＡを炭素シー
ト等でサンドイッチしたものである。そして金属缶に水
を蓄え、水の上部に第１の金属ワッシャを配置して、金
属ワッシャ上にセンサ本体を配置する。センサ本体の上
部を第２の金属ワッシャで覆い、絶縁性のガスケットで
第２のワッシャとセンサ本体を第１のワッシャ側に押圧
する（米国特許６２００４４３、特開平２０００−１４
６９０８）。第２のワッシャはセンサの検知極側の端子
となり、第１のワッシャに導通した金属缶が対極側の端
子となる。そしてＭＥＡと上下のワッシャ間の導通は、
ガスケットからの圧力で保たれる。ガスセンサには通
常、被毒物質が検知極へ侵入するのを防止するため、活
性炭などのフィルタを設ける。しかしながら前記のガス
センサでは、フィルタの取り付け構造について、特には
検討していない。
ンサが知られている。センサ本体は、有機合成樹脂系の
プロトン導電体膜を、一対の電極膜でサンドイッチして
ＭＥＡ（膜電極複合体）とし、さらにＭＥＡを炭素シー
ト等でサンドイッチしたものである。そして金属缶に水
を蓄え、水の上部に第１の金属ワッシャを配置して、金
属ワッシャ上にセンサ本体を配置する。センサ本体の上
部を第２の金属ワッシャで覆い、絶縁性のガスケットで
第２のワッシャとセンサ本体を第１のワッシャ側に押圧
する（米国特許６２００４４３、特開平２０００−１４
６９０８）。第２のワッシャはセンサの検知極側の端子
となり、第１のワッシャに導通した金属缶が対極側の端
子となる。そしてＭＥＡと上下のワッシャ間の導通は、
ガスケットからの圧力で保たれる。ガスセンサには通
常、被毒物質が検知極へ侵入するのを防止するため、活
性炭などのフィルタを設ける。しかしながら前記のガス
センサでは、フィルタの取り付け構造について、特には
検討していない。
【０００３】
【発明の課題】この発明の基本的課題は、フィルタの新
たな取り付け構造を提供することにある（請求項１〜
４）。この発明の追加の課題は、センサ本体の側面を介
して、検知極側の雰囲気が対極側に回り込むのを防止す
ることにある（請求項２，３）。この発明での他の追加
の課題は、水溜の水の腐敗を防止することにある（請求
項４）。
たな取り付け構造を提供することにある（請求項１〜
４）。この発明の追加の課題は、センサ本体の側面を介
して、検知極側の雰囲気が対極側に回り込むのを防止す
ることにある（請求項２，３）。この発明での他の追加
の課題は、水溜の水の腐敗を防止することにある（請求
項４）。
【０００４】
【発明の構成】この発明のプロトン導電体ガスセンサ
は、下部に水溜を設けた金属缶に、下側の第１の金属部
材と中間のプロトン導電体膜を用いたセンサ本体と上側
の第２の金属部材とを、リング状の絶縁性のガスケット
で取り付けて、第２の金属部材側から前記センサ本体に
被測定雰囲気を導入し、第１の金属部材側から水蒸気を
センサ本体へ導入するようにしたセンサにおいて、前記
第２の金属部材を、底板と上板とを有し内部にフィルタ
材料を収容した中空の容器で構成し、かつ前記底板と上
板の各々に、前記プロトン導電体膜に垂直な方向から見
て重ならないように、通気用の開口を設けたことを特徴
とする。
は、下部に水溜を設けた金属缶に、下側の第１の金属部
材と中間のプロトン導電体膜を用いたセンサ本体と上側
の第２の金属部材とを、リング状の絶縁性のガスケット
で取り付けて、第２の金属部材側から前記センサ本体に
被測定雰囲気を導入し、第１の金属部材側から水蒸気を
センサ本体へ導入するようにしたセンサにおいて、前記
第２の金属部材を、底板と上板とを有し内部にフィルタ
材料を収容した中空の容器で構成し、かつ前記底板と上
板の各々に、前記プロトン導電体膜に垂直な方向から見
て重ならないように、通気用の開口を設けたことを特徴
とする。
【０００５】好ましくは、前記センサ本体は、プロトン
導電体膜とその下面に設けた対極と、プロトン導電体膜
の上面に設けた検知極と、検知極上に設けた連続気孔の
多孔質導電体膜とを有し、かつセンサ本体は上面と下面
と側面とを有するディスク状の部材であり、さらに前記
ガスケットがセンサ本体の側面に接することにより、ガ
スケットとセンサ本体の側面の間にオープンスペースが
生じないようにする。
導電体膜とその下面に設けた対極と、プロトン導電体膜
の上面に設けた検知極と、検知極上に設けた連続気孔の
多孔質導電体膜とを有し、かつセンサ本体は上面と下面
と側面とを有するディスク状の部材であり、さらに前記
ガスケットがセンサ本体の側面に接することにより、ガ
スケットとセンサ本体の側面の間にオープンスペースが
生じないようにする。
【０００６】また好ましくは、前記センサ本体は、プロ
トン導電体膜とその下面に設けた対極と、プロトン導電
体膜の上面に設けた検知極と、検知極上に設けた連続気
孔の多孔質導電体膜とを有し、かつセンサ本体は上面と
下面と側面とを有するディスク状の部材であり、さらに
前記ガスケットとセンサ本体の側面との間に、絶縁性の
リング状の弾性部材を配置して、ガスケットとセンサ本
体の側面の間にオープンスペースが生じないようにす
る。
トン導電体膜とその下面に設けた対極と、プロトン導電
体膜の上面に設けた検知極と、検知極上に設けた連続気
孔の多孔質導電体膜とを有し、かつセンサ本体は上面と
下面と側面とを有するディスク状の部材であり、さらに
前記ガスケットとセンサ本体の側面との間に、絶縁性の
リング状の弾性部材を配置して、ガスケットとセンサ本
体の側面の間にオープンスペースが生じないようにす
る。
【０００７】好ましくは、前記水溜の水に防腐剤を含有
させる。
させる。
【０００８】
【発明の作用と効果】この発明では、底板と上板とを有
し内部にフィルタ材料を収容した中空の容器を、センサ
本体の検知極側の蓋体とする。蓋体には活性炭やシリカ
ゲル等のフィルタ材料を収容し、底板と上板とに、プロ
トン導電体膜に垂直な方向からみて重ならないように各
々通気用の開口を設ける。このようにすると、上板の開
口から被測定雰囲気がフィルタ材料を通って拡散し、底
板の開口からセンサ本体へと導かれる。上板の開口と底
板の開口は、プロトン導電体膜に垂直な方向でみて重な
らないので、小さな蓋体でも長くかつ広いガス流路を取
ることができ、長期間に渡ってセンサ本体の劣化を防止
できる。そして蓋体は検知極に接続されて、センサの一
方の端子となる。このような蓋体は、電池部品として大
量に製造されており、金属缶やガスケット蓋体に、電池
用の部品を転用できるので、安価にガスセンサを製造す
ることができ、しかも検出器に電池と同様にしてセンサ
を装着できる(請求項１)。
し内部にフィルタ材料を収容した中空の容器を、センサ
本体の検知極側の蓋体とする。蓋体には活性炭やシリカ
ゲル等のフィルタ材料を収容し、底板と上板とに、プロ
トン導電体膜に垂直な方向からみて重ならないように各
々通気用の開口を設ける。このようにすると、上板の開
口から被測定雰囲気がフィルタ材料を通って拡散し、底
板の開口からセンサ本体へと導かれる。上板の開口と底
板の開口は、プロトン導電体膜に垂直な方向でみて重な
らないので、小さな蓋体でも長くかつ広いガス流路を取
ることができ、長期間に渡ってセンサ本体の劣化を防止
できる。そして蓋体は検知極に接続されて、センサの一
方の端子となる。このような蓋体は、電池部品として大
量に製造されており、金属缶やガスケット蓋体に、電池
用の部品を転用できるので、安価にガスセンサを製造す
ることができ、しかも検出器に電池と同様にしてセンサ
を装着できる(請求項１)。
【０００９】センサ本体では、検知極上に連続気孔の多
孔質導電体膜を配置することが知られている。これは、
検知極のなるべく広い範囲に、被測定雰囲気を供給する
ためである。ここで発明者は、センサ本体とその周囲の
ガスケットとの間にオープンスペースがあると、多孔質
導電体膜から被測定雰囲気がオープンスペースを介して
対極側に回り込み、センサ出力にオーバーシュートやア
ンダーシュートが生じることを見出した。オーバーシュ
ートやアンダーシュートを小さくするには、このオープ
ンスペースを閉じれば良く、例えばディスク状のセンサ
本体の側面にガスケットが接触させて、オープンスペー
スを解消する(請求項２)。
孔質導電体膜を配置することが知られている。これは、
検知極のなるべく広い範囲に、被測定雰囲気を供給する
ためである。ここで発明者は、センサ本体とその周囲の
ガスケットとの間にオープンスペースがあると、多孔質
導電体膜から被測定雰囲気がオープンスペースを介して
対極側に回り込み、センサ出力にオーバーシュートやア
ンダーシュートが生じることを見出した。オーバーシュ
ートやアンダーシュートを小さくするには、このオープ
ンスペースを閉じれば良く、例えばディスク状のセンサ
本体の側面にガスケットが接触させて、オープンスペー
スを解消する(請求項２)。
【００１０】オープンスペースを閉じるには、ガスケッ
トを直接センサ本体の側面に接触させることのほかに、
ガスケットとセンサ本体の側面との間に絶縁性のリング
状の弾性部材を配置しても良い。この弾性部材は、蓋体
に加わる圧力により変形し、センサ本体の側面のオープ
ンスペースを閉止する(請求項３)。
トを直接センサ本体の側面に接触させることのほかに、
ガスケットとセンサ本体の側面との間に絶縁性のリング
状の弾性部材を配置しても良い。この弾性部材は、蓋体
に加わる圧力により変形し、センサ本体の側面のオープ
ンスペースを閉止する(請求項３)。
【００１１】発明者は、金属缶の水溜に蓄えた水にかび
等が発生しうることを見出した。これは、イオン交換水
等では金属イオンや陰イオンは除かれていても、有機物
は完全には除去されておらず、この有機物を栄養分とし
てかび等の生物が発生することによるものである。かび
等への栄養源としては、これ以外に金属缶の内側に付着
した有機物、特にガスセンサの製造時に入り込んだ汚れ
などの有機物がある。水にかび等が生じると、水溜から
センサ本体への水蒸気の通路を封じたり、対極を劣化さ
せたりすることがある。このことを防止するには、水溜
の水に防腐剤を添加すればよい(請求項４)。
等が発生しうることを見出した。これは、イオン交換水
等では金属イオンや陰イオンは除かれていても、有機物
は完全には除去されておらず、この有機物を栄養分とし
てかび等の生物が発生することによるものである。かび
等への栄養源としては、これ以外に金属缶の内側に付着
した有機物、特にガスセンサの製造時に入り込んだ汚れ
などの有機物がある。水にかび等が生じると、水溜から
センサ本体への水蒸気の通路を封じたり、対極を劣化さ
せたりすることがある。このことを防止するには、水溜
の水に防腐剤を添加すればよい(請求項４)。
【００１２】
【実施例】図１，図２に実施例のガスセンサ２を示す。
これらの図において、４はセンサ本体で、ＭＥＡ(膜電
極複合体)６とその上下両面に配置した一対の炭素シー
ト１２，１３とから成り、炭素シート１２，１３は設け
なくても良い。ＭＥＡ６は、プロトン導電体膜８の一方
の面に膜状の検知極１０を、他方の面に膜状の対極１１
を配置したもので、ＭＥＡ６自体は周知のものである。
ＭＥＡは例えば直径が５〜１３ｍｍ程度とし、プロトン
導電体膜８の膜厚は例えば１０〜２００μｍとする。な
お以下この明細書では、プロトン導電体膜８からみて検
知極１０や炭素シート１２側を上側、対極１１や炭素シ
ート１３側を下側とよぶ。
これらの図において、４はセンサ本体で、ＭＥＡ(膜電
極複合体)６とその上下両面に配置した一対の炭素シー
ト１２，１３とから成り、炭素シート１２，１３は設け
なくても良い。ＭＥＡ６は、プロトン導電体膜８の一方
の面に膜状の検知極１０を、他方の面に膜状の対極１１
を配置したもので、ＭＥＡ６自体は周知のものである。
ＭＥＡは例えば直径が５〜１３ｍｍ程度とし、プロトン
導電体膜８の膜厚は例えば１０〜２００μｍとする。な
お以下この明細書では、プロトン導電体膜８からみて検
知極１０や炭素シート１２側を上側、対極１１や炭素シ
ート１３側を下側とよぶ。
【００１３】センサ本体４の下側には金属ワッシャ１４
を設け、１５はワッシャ１４に設けた開口で、例えば直
径０.１〜１.０mm程度とする。１６は、センサ本体４の
上側の蓋体で、上蓋１９に設けた開口１７と、下蓋２０
に設けた開口１８とを有し、下蓋２０の開口１８は、例
えばセンサ本体４の中央部に存在する。上蓋１９の開口
１７は、図２の上から下へみた場合に、開口１８の外側
に、同心円状に複数個配置されている。開口１７，１８
の直径は、例えば０.１〜１ｍｍ程度とする。そして蓋
体１６内には例えば粒状の活性炭２１等を収容するが、
シリカゲル等の他のフィルタ材料でも良い。
を設け、１５はワッシャ１４に設けた開口で、例えば直
径０.１〜１.０mm程度とする。１６は、センサ本体４の
上側の蓋体で、上蓋１９に設けた開口１７と、下蓋２０
に設けた開口１８とを有し、下蓋２０の開口１８は、例
えばセンサ本体４の中央部に存在する。上蓋１９の開口
１７は、図２の上から下へみた場合に、開口１８の外側
に、同心円状に複数個配置されている。開口１７，１８
の直径は、例えば０.１〜１ｍｍ程度とする。そして蓋
体１６内には例えば粒状の活性炭２１等を収容するが、
シリカゲル等の他のフィルタ材料でも良い。
【００１４】２２はリング状の電気絶縁性ガスケット
で、２４は金属缶で、２６は絞りである。また２８は金
属リボンで、その一端が金属ワッシャ１４に溶接され、
他端が金属缶２４に溶接してある。ガスケット２２は絶
縁性のネオプレンやブタジエン等のゴムからなり、金属
缶２４でガスケット２２を介して蓋体１６をかしめるこ
とにより、蓋体１６と金属ワッシャ１４とをセンサ本体
４側へ加圧し、電気的接続を確保する。金属缶２４の下
部は水溜として用いられ、例えばゲル化水３０を収容す
る。
で、２４は金属缶で、２６は絞りである。また２８は金
属リボンで、その一端が金属ワッシャ１４に溶接され、
他端が金属缶２４に溶接してある。ガスケット２２は絶
縁性のネオプレンやブタジエン等のゴムからなり、金属
缶２４でガスケット２２を介して蓋体１６をかしめるこ
とにより、蓋体１６と金属ワッシャ１４とをセンサ本体
４側へ加圧し、電気的接続を確保する。金属缶２４の下
部は水溜として用いられ、例えばゲル化水３０を収容す
る。
【００１５】図２に、ガスセンサ２内での雰囲気の流れ
を示すと、ＣＯ等の測定対象ガスは、蓋体１６の上蓋１
９に設けた開口１７から活性炭２１内を通って、下蓋２
０の開口１８からセンサ本体４へ供給される。ここで開
口１７と開口１８とは、センサ本体４に垂直な方向から
みて、互いに重なっていない。このため開口１７から活
性炭２１へ入り込んだ雰囲気は、活性炭２１内を広い範
囲で拡散しながら、開口１８へ到着する。このため蓋体
１６内でのガス流路を広くかつ長くできるので、活性炭
２１を有効に利用し、センサ本体４の被毒や劣化あるい
は誤動作等を防止できる。
を示すと、ＣＯ等の測定対象ガスは、蓋体１６の上蓋１
９に設けた開口１７から活性炭２１内を通って、下蓋２
０の開口１８からセンサ本体４へ供給される。ここで開
口１７と開口１８とは、センサ本体４に垂直な方向から
みて、互いに重なっていない。このため開口１７から活
性炭２１へ入り込んだ雰囲気は、活性炭２１内を広い範
囲で拡散しながら、開口１８へ到着する。このため蓋体
１６内でのガス流路を広くかつ長くできるので、活性炭
２１を有効に利用し、センサ本体４の被毒や劣化あるい
は誤動作等を防止できる。
【００１６】開口１８から炭素シート１２へ拡散したガ
スは、図２の黒抜き矢印のように、炭素シート１２内を
拡散して、広い範囲でＭＥＡ６の検知極１０側へと供給
される。一方、金属缶２４内の水蒸気や酸素は、開口１
５から炭素シート１３へ供給され、同様に炭素シート１
３内を図２の白抜き矢印に示すように拡散して、広い範
囲で対極１１へ供給される。このためセンサ本体４を広
い範囲で用いることができ、大きな出力を取り出すと共
に、センサの寿命を長くできる。
スは、図２の黒抜き矢印のように、炭素シート１２内を
拡散して、広い範囲でＭＥＡ６の検知極１０側へと供給
される。一方、金属缶２４内の水蒸気や酸素は、開口１
５から炭素シート１３へ供給され、同様に炭素シート１
３内を図２の白抜き矢印に示すように拡散して、広い範
囲で対極１１へ供給される。このためセンサ本体４を広
い範囲で用いることができ、大きな出力を取り出すと共
に、センサの寿命を長くできる。
【００１７】炭素シート１２内を拡散したガスが、セン
サ本体４の側面の外側から対極１１側へ回り込むと、セ
ンサ出力にオーバーシュートやアンダーシュートが生じ
る。これを防止するには、センサ本体４の側面とガスケ
ット２２との間のオープンスペースをなくせば良く、図
２の場合、ガスケット２２がセンサ本体４の側面にほぼ
接するようにして、オープンスペースを除いている。
サ本体４の側面の外側から対極１１側へ回り込むと、セ
ンサ出力にオーバーシュートやアンダーシュートが生じ
る。これを防止するには、センサ本体４の側面とガスケ
ット２２との間のオープンスペースをなくせば良く、図
２の場合、ガスケット２２がセンサ本体４の側面にほぼ
接するようにして、オープンスペースを除いている。
【００１８】図３に液体の水を蓄えたガスセンサ３の構
造を示す。このガスセンサ３は、図１，図２のガスセン
サと、ゲル化水３０ではなく液体の水を蓄えている他は
同様である。電池の分野では、ガスケット２２をピッチ
等で金属缶２４に気密に封じるのが普通である。ところ
で金属缶２４にゲル化水３０ではなく液体の水を保持
し、ガスセンサ３を横倒しに用いた場合、夏等に水溜内
の空気が膨張すると、水が開口１５からセンサ本体４側
へ押し出されることがある。これはガスセンサの寿命を
縮める。
造を示す。このガスセンサ３は、図１，図２のガスセン
サと、ゲル化水３０ではなく液体の水を蓄えている他は
同様である。電池の分野では、ガスケット２２をピッチ
等で金属缶２４に気密に封じるのが普通である。ところ
で金属缶２４にゲル化水３０ではなく液体の水を保持
し、ガスセンサ３を横倒しに用いた場合、夏等に水溜内
の空気が膨張すると、水が開口１５からセンサ本体４側
へ押し出されることがある。これはガスセンサの寿命を
縮める。
【００１９】そこでガスケット２２を、金属缶２４の内
面に固着せず、すなわちガスケット２２を金属缶２４に
ピッチ等の接着剤で接着しないようにする。このように
すると、金属缶２４内の空気が加圧された場合、ガスケ
ット２２と金属缶２４との隙間から加圧された空気が逃
げることができる。なおガスケット２２は疎水性で、ガ
スケット２２と金属缶２４との隙間が小さいので、液体
の水がここから逃げることはない。
面に固着せず、すなわちガスケット２２を金属缶２４に
ピッチ等の接着剤で接着しないようにする。このように
すると、金属缶２４内の空気が加圧された場合、ガスケ
ット２２と金属缶２４との隙間から加圧された空気が逃
げることができる。なおガスケット２２は疎水性で、ガ
スケット２２と金属缶２４との隙間が小さいので、液体
の水がここから逃げることはない。
【００２０】ゲル化水３０や水３１はかびることがあ
る。これは安価なイオン交換水の場合、有機物の除去が
完全でないため、かびの栄養源が残っているためであ
る。またこれ以外に、金属缶２４等の洗浄や製造時の管
理が不十分であると、栄養源が水にはいりこむことがあ
る。そこで好ましくはゲル化水３０や水３１に防腐剤を
加える。防腐剤には例えばグリセリンやペンタノール、
あるいはエチレングリコール等を用い、陽イオンや陰イ
オンを含まないものが好ましい。そしてその添加量は、
ゲル化水３０や水３１の１００重量％に対して、例えば
１〜３０重量％、好ましくは約１０重量％とする。
る。これは安価なイオン交換水の場合、有機物の除去が
完全でないため、かびの栄養源が残っているためであ
る。またこれ以外に、金属缶２４等の洗浄や製造時の管
理が不十分であると、栄養源が水にはいりこむことがあ
る。そこで好ましくはゲル化水３０や水３１に防腐剤を
加える。防腐剤には例えばグリセリンやペンタノール、
あるいはエチレングリコール等を用い、陽イオンや陰イ
オンを含まないものが好ましい。そしてその添加量は、
ゲル化水３０や水３１の１００重量％に対して、例えば
１〜３０重量％、好ましくは約１０重量％とする。
【００２１】図４に変形例のガスセンサ４２を示す。な
お以下特に指摘した部分以外は、図１，図２のガスセン
サ２と同様で、同じ符号は同じものを表す。４４は新た
なガスケットで、金属ワッシャ１４をガスケット４４で
挟み込んでいないので、金属ワッシャ１４を直接金属缶
２４に接続できる。またセンサ本体４とリング状のガス
ケット４４との隙間には、Ｏリング４６を配置して、こ
の隙間を封止する。なおＯリング４６には、ネオプレン
やイソプレン等の絶縁性でかつ弾性のある材料を用い、
ガスケット４４から蓋体１６を介して加わる加圧力によ
り変形して、センサ本体４の側面外周の隙間を塞ぐよう
にする。
お以下特に指摘した部分以外は、図１，図２のガスセン
サ２と同様で、同じ符号は同じものを表す。４４は新た
なガスケットで、金属ワッシャ１４をガスケット４４で
挟み込んでいないので、金属ワッシャ１４を直接金属缶
２４に接続できる。またセンサ本体４とリング状のガス
ケット４４との隙間には、Ｏリング４６を配置して、こ
の隙間を封止する。なおＯリング４６には、ネオプレン
やイソプレン等の絶縁性でかつ弾性のある材料を用い、
ガスケット４４から蓋体１６を介して加わる加圧力によ
り変形して、センサ本体４の側面外周の隙間を塞ぐよう
にする。
【００２２】図５に、比較例のガスセンサ５２を示す。
ガスセンサ５２は、センサ本体４の側面外周のオープン
スペース５６の効果を調べるためのもので、オープンス
ペース５６が生じるように、ガスケット５４の構造を変
更した他は、図１，図２のガスセンサ２と同様である。
ガスセンサ５２は、センサ本体４の側面外周のオープン
スペース５６の効果を調べるためのもので、オープンス
ペース５６が生じるように、ガスケット５４の構造を変
更した他は、図１，図２のガスセンサ２と同様である。
【００２３】オープンスペースの有無による、オーバー
シュートやアンダーシュートについて検討した。図６
に、図４の実施例のガスセンサ４２を用いた際の、ＣＯ
０〜１０００ppmに対する応答波形を、図７に、図５の
ガスセンサ５２を用いた際の応答波形を示す。いずれの
ガスセンサでも、ゲル化水３０や水は用いていない。た
だし極端に乾燥した雰囲気でない限り、水溜に水を蓄え
なくても、センサ本体４は動作する。
シュートやアンダーシュートについて検討した。図６
に、図４の実施例のガスセンサ４２を用いた際の、ＣＯ
０〜１０００ppmに対する応答波形を、図７に、図５の
ガスセンサ５２を用いた際の応答波形を示す。いずれの
ガスセンサでも、ゲル化水３０や水は用いていない。た
だし極端に乾燥した雰囲気でない限り、水溜に水を蓄え
なくても、センサ本体４は動作する。
【００２４】蓋体１６を一方の極、金属缶２４を他方の
極とし、この間に１００Ω程度の負荷抵抗を配置して、
流れる電流を増幅したものを、図６，図７の縦軸に示
す。横軸は時間で、ＣＯ濃度を０〜１０００ppmまで階
段状に増した後、ＣＯを除去した。図６の場合、ＣＯ３
０〜３００ppmまではオーバーシュートは認められず、
ＣＯ１０００ppmで僅かにオーバーシュートが生じてい
る。ＣＯを除くと、センサ出力は最初の値に復帰する。
なお図６で、ＣＯ０ppm中での出力は０でないが、これ
は増幅回路のオフセットによるものである。
極とし、この間に１００Ω程度の負荷抵抗を配置して、
流れる電流を増幅したものを、図６，図７の縦軸に示
す。横軸は時間で、ＣＯ濃度を０〜１０００ppmまで階
段状に増した後、ＣＯを除去した。図６の場合、ＣＯ３
０〜３００ppmまではオーバーシュートは認められず、
ＣＯ１０００ppmで僅かにオーバーシュートが生じてい
る。ＣＯを除くと、センサ出力は最初の値に復帰する。
なお図６で、ＣＯ０ppm中での出力は０でないが、これ
は増幅回路のオフセットによるものである。
【００２５】これに対して図７の場合、ＣＯ３００ppm
以上で著しいオーバーシュートがみられ、ＣＯを除くと
著しいアンダーシュートがみられる。図６と図７とでの
センサの違いは、図６で用いたセンサ２ではセンサ本体
４の周囲にオープンスペースはなく、図７で用いたセン
サ５２ではオープンスペース５６があることである。し
たがって、オーバーシュートやアンダーシュートの発生
は以下のように推定できる。オープンスペース５６が存
在すると、検知極側から対極側へのＣＯの回り込みが生
じる。この回り込みは遅く、ＣＯを導入した直後には対
極側にはＣＯが拡散していないので大きな出力が得ら
れ、次いで徐々に対極側にＣＯが拡散し、その結果出力
が低下する。このようにしてオーバーシュ−トが生じ
る。ＣＯを除くと、検知極側でまずＣＯ濃度が低下し、
対極側のＣＯ濃度の低下が遅れるので、アンダーシュー
トが生じる。
以上で著しいオーバーシュートがみられ、ＣＯを除くと
著しいアンダーシュートがみられる。図６と図７とでの
センサの違いは、図６で用いたセンサ２ではセンサ本体
４の周囲にオープンスペースはなく、図７で用いたセン
サ５２ではオープンスペース５６があることである。し
たがって、オーバーシュートやアンダーシュートの発生
は以下のように推定できる。オープンスペース５６が存
在すると、検知極側から対極側へのＣＯの回り込みが生
じる。この回り込みは遅く、ＣＯを導入した直後には対
極側にはＣＯが拡散していないので大きな出力が得ら
れ、次いで徐々に対極側にＣＯが拡散し、その結果出力
が低下する。このようにしてオーバーシュ−トが生じ
る。ＣＯを除くと、検知極側でまずＣＯ濃度が低下し、
対極側のＣＯ濃度の低下が遅れるので、アンダーシュー
トが生じる。
【００２６】なおオーバーシュートやアンダーシュート
の原因として、これ以外に対極への酸素の供給が遅れる
ことが考えられる。高濃度のＣＯが供給され、対極への
酸素の供給が遅いと、出力が見かけ低下することがあり
得る。しかしながら、図６の場合、１０００ppmのＣＯ
中でこのような現象が生じているとしても、僅かであ
る。対極への酸素の供給を速めるには、対極側の炭素シ
ート１３の通気性を増す、あるいは対極１１の通気性を
検知極１０の通気性よりも増すようにすればよい。
の原因として、これ以外に対極への酸素の供給が遅れる
ことが考えられる。高濃度のＣＯが供給され、対極への
酸素の供給が遅いと、出力が見かけ低下することがあり
得る。しかしながら、図６の場合、１０００ppmのＣＯ
中でこのような現象が生じているとしても、僅かであ
る。対極への酸素の供給を速めるには、対極側の炭素シ
ート１３の通気性を増す、あるいは対極１１の通気性を
検知極１０の通気性よりも増すようにすればよい。
【００２７】以上に示したように、実施例では、実質的
に市販の電池用の部品をパッケージに用い、簡単にかつ
安価にガスセンサを製造することができる。ガスセンサ
は、通常の電池と同様に検出装置に装着できる。そして
蓋体１６内でのガス流路を広くかつ長くし、センサの劣
化を防止することができる。また、検知極側から対極側
へのガスの回り込みを防止し、オーバーシュートやアン
ダーシュートを小さくすることができる。さらに水溜の
水の腐敗を防止できる。
に市販の電池用の部品をパッケージに用い、簡単にかつ
安価にガスセンサを製造することができる。ガスセンサ
は、通常の電池と同様に検出装置に装着できる。そして
蓋体１６内でのガス流路を広くかつ長くし、センサの劣
化を防止することができる。また、検知極側から対極側
へのガスの回り込みを防止し、オーバーシュートやアン
ダーシュートを小さくすることができる。さらに水溜の
水の腐敗を防止できる。
【図１】 実施例のガスセンサの断面図
【図２】 実施例のガスセンサの要部拡大断面図
【図３】 水溜に液体の水を保持した変形例のガスセン
サでの、加圧時の空気の逃げを示す断面図
サでの、加圧時の空気の逃げを示す断面図
【図４】 変形例のガスセンサの断面図
【図５】 比較例のガスセンサの断面図
【図６】 実施例のガスセンサのＣＯ３０〜１０００pp
mへの応答を示す波形図
mへの応答を示す波形図
【図７】 図５のガスセンサのＣＯ３０〜１０００ppm
への応答を示す波形図
への応答を示す波形図
２，３，４２，５２ ガスセンサ ４ センサ本体 ６ ＭＥＡ（膜電極複合体） ８ プロトン導電体膜 １０ 検知極 １１ 対極 １２，１３ 炭素シート １４ 金属ワッシャ １５，１７，１８ 開口 １６ 蓋体 １９ 上蓋 ２０ 下蓋 ２１ 活性炭 ２２，４４，５４ ガスケット ２４ 金属缶 ２６ 絞り ２８ 金属リボン ３０ ゲル化水 ３１ 水 ４６ Ｏリング ５６ オープンスペース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 毅 箕面市船場西１丁目５番３号 フィガロ技 研株式会社内 Ｆターム(参考） 2G004 ZA04
Claims (4)
- 【請求項１】 下部に水溜を設けた金属缶に、下側の第
１の金属部材と中間のプロトン導電体膜を用いたセンサ
本体と上側の第２の金属部材とを、リング状の絶縁性の
ガスケットで取り付けて、第２の金属部材側から前記セ
ンサ本体に被測定雰囲気を導入し、第１の金属部材側か
ら水蒸気をセンサ本体へ導入するようにしたセンサにお
いて、 前記第２の金属部材を、底板と上板とを有し内部にフィ
ルタ材料を収容した中空の容器で構成し、かつ前記底板
と上板の各々に、前記プロトン導電体膜に垂直な方向か
ら見て重ならないように、通気用の開口を設けたことを
特徴とする、プロトン導電体ガスセンサ。 - 【請求項２】 前記センサ本体は、プロトン導電体膜と
その下面に設けた対極と、プロトン導電体膜の上面に設
けた検知極と、検知極上に設けた連続気孔の多孔質導電
体膜とを有し、 かつセンサ本体は上面と下面と側面とを有するディスク
状の部材であり、 さらに前記ガスケットがセンサ本体の側面に接すること
により、ガスケットとセンサ本体の側面の間にオープン
スペースが生じないようにした、ことを特徴とする、請
求項１のプロトン導電体ガスセンサ。 - 【請求項３】 前記センサ本体は、プロトン導電体膜と
その下面に設けた対極と、プロトン導電体膜の上面に設
けた検知極と、検知極上に設けた連続気孔の多孔質導電
体膜とを有し、 かつセンサ本体は上面と下面と側面とを有するディスク
状の部材であり、 さらに前記ガスケットとセンサ本体の側面との間に、絶
縁性のリング状の弾性部材を配置して、ガスケットとセ
ンサ本体の側面の間にオープンスペースが生じないよう
にした、ことを特徴とする、請求項１のプロトン導電体
ガスセンサ。 - 【請求項４】 前記水溜の水に防腐剤を含有させたこと
を特徴とする、請求項１〜３のいずれかのプロトン導電
体ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001157166A JP4248162B2 (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | プロトン導電体ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001157166A JP4248162B2 (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | プロトン導電体ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002350393A true JP2002350393A (ja) | 2002-12-04 |
| JP4248162B2 JP4248162B2 (ja) | 2009-04-02 |
Family
ID=19001065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001157166A Expired - Lifetime JP4248162B2 (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | プロトン導電体ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4248162B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004011923A1 (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-05 | Figaro Engineering Inc. | プロトン導電体ガスセンサ |
| WO2005047879A1 (ja) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Figaro Engineering Inc. | 液体電気化学ガスセンサ |
| WO2006095394A1 (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Figaro Engineering Inc. | 液体電気化学ガスセンサ |
| JP2008164305A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Yazaki Corp | 電気化学式センサ、対象ガス監視装置、及び、電気化学式センサの濃度検出方法 |
| JP2011220905A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Osaka Gas Co Ltd | シール構造、ガスセンサ及びガス検出器 |
| EP4067891A1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-10-05 | Carrier Corporation | Durable electrochemical gas detection device |
| EP4242650A1 (en) * | 2022-03-10 | 2023-09-13 | Carrier Corporation | Carbon monoxide transducer |
-
2001
- 2001-05-25 JP JP2001157166A patent/JP4248162B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004011923A1 (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-05 | Figaro Engineering Inc. | プロトン導電体ガスセンサ |
| US7393505B2 (en) | 2002-07-31 | 2008-07-01 | Figaro Engineering Inc. | Proton conductor gas sensor |
| WO2005047879A1 (ja) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Figaro Engineering Inc. | 液体電気化学ガスセンサ |
| US7378008B2 (en) * | 2003-11-14 | 2008-05-27 | Figaro Engineering Inc. | Liquid electrochemical gas sensor |
| WO2006095394A1 (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Figaro Engineering Inc. | 液体電気化学ガスセンサ |
| US7381314B2 (en) | 2005-03-04 | 2008-06-03 | Figaro Engineering Inc. | Liquid electrochemical gas sensor |
| JP2008164305A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Yazaki Corp | 電気化学式センサ、対象ガス監視装置、及び、電気化学式センサの濃度検出方法 |
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| EP4067891A1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-10-05 | Carrier Corporation | Durable electrochemical gas detection device |
| EP4242650A1 (en) * | 2022-03-10 | 2023-09-13 | Carrier Corporation | Carbon monoxide transducer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4248162B2 (ja) | 2009-04-02 |
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