JP2002357585A - ガスセンサ - Google Patents

ガスセンサ

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JP2002357585A
JP2002357585A JP2001166063A JP2001166063A JP2002357585A JP 2002357585 A JP2002357585 A JP 2002357585A JP 2001166063 A JP2001166063 A JP 2001166063A JP 2001166063 A JP2001166063 A JP 2001166063A JP 2002357585 A JP2002357585 A JP 2002357585A
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gas
electrode
gas sensor
water
electrolytic solution
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JP2001166063A
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Akinori Kiyofuji
章典 清藤
Hiroshi Murakami
博司 村上
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電解液の液漏れを無くし、使用寿命の長いガス
センサを提供する。 【解決手段】金属薄膜により作用極W、対極C、参照極
Rの各電極を片面に形成したガス拡散膜3を内設したカ
バー1と、前記電極に接触させる電極液を含んだ吸水シ
ート4、各電極からのリード5c、5r、5wを押さえ
ると共に空隙部9aを設けたブッシング9、液漏れ防止
用ガス拡散膜3aを内設したパイプ組立品5と、これら
を密着して保持するボス6により構成する。これによ
り、電解液に吸収された外部からの水分によって上昇す
る内圧は、前記空隙部9aで吸収されることにより電解
液の液漏れが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス中の特定成分
濃度を測定する定電位電解式のガスセンサに関し、特
に、電解液に硫酸を使用した定電位電解式のガスセンサ
に関する。
【0002】
【従来の技術】めっき工場やソーダ工場等で発生する塩
化水素ガスを始め、プロセス工業では種々の無機性、有
機性ガスが発生する。これらのガスを測定する分析計と
して、ガス濃度に対して出力電流が比例し、特定のガス
にしか応答しない選択性を有し、応答性が速いなどの特
徴を有する定電位電解式のガスセンサが広く使用されて
いる。
【0003】このガスセンサは、電解液と被検ガスとの
接触面にガス透過性隔膜(ガス拡散膜)が設けられ、そ
のガス拡散膜の電解液側に作用極が形成され、作用極に
対し電解液を介して対極と参照極が配置され、参照極の
電位を基準として、これに対する作用極の電位が一定に
保たれ、対極と作用極間の電流により被検ガス中の特定
成分濃度が検出されるものである。
【0004】図4(a)は従来の定電位電解式ガスセン
サの一部断面正面図、図4(b)は上面図、図5はその
部品展開図を示したものである。絶縁性材料で形成され
た筒状のカバー1は、その底部に開口を持ち、その内側
底部の外周部には絶縁性材料からなるパッキン2が配置
されている。前記ガス拡散膜3のパッキン2と反対側の
面には、3つの領域に分割して互いに絶縁された作用極
W、対極C及び参照極Rなる電極が形成され、これらの
電極は電解液を含ませた吸水シート4で覆われている。
吸水シート4には電解液として例えば6M硫酸が200
μリットル含まれている。前記電極材としてはPt、A
u及びAg等の単層膜が使用されている。
【0005】前記吸水シート4の外周部には、作用極
W、対極C及び参照極Rに対応する位置に、リード配線
5c、5r、5wを通すための窪みがそれぞれ形成され
ている。また、パッキン2、ガス拡散膜3、および吸水
シート4をカバー1の底部に押しつけて固定するために
パイプ組立品5が備えられている。吸水シート4の電極
に対応する窪み位置には例えばPt線からなるリード線
5w、5c、5rが設置されており、パイプ組立品5の
側壁の底部と電極との間にはさみ込まれて、各電極と電
気的に接続されている。
【0006】前記パイプ組立品5の内部には吸水シート
4のずれを防止するために、例えば、ポリエチレンなど
の疎水性スポンジからなるブッシング7とOリング8が
挿入されている。パイプ組立品5の上部開口部は、貫通
穴からなる圧力調節孔6aをもち絶縁性材料から形成さ
れたボス6により閉じられている。圧力調節孔6aから
の液漏れを防止するために、ブッシング7とボス6との
間には、液漏れ防止用にガス拡散膜3と同様のガス拡散
膜3aが配置されており、パイプ組立品5とボス6には
さみ込まれて固定されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のガスセンサは上
記のように構成されているが、硫酸を電解液として用い
ているため、その吸水性により被検ガスなどの外気の湿
気を吸収して電解液容積が増加し、内部のガス抜けが妨
げられてガスセンサ容器内の圧力が増大し、図4に示し
たカバー1とパイプ組立品5との間やリード線5r、5
w、5cの貫通部を通して電解液が外部に漏れ、ガスセ
ンサの保管期間や使用期間中に特性が劣化し、使用寿命
が短縮されるという問題がある。本発明は、このような
事情に鑑みてなされたものであって、電解液の液漏れを
防止し、特性の安定した長寿命のガスセンサを提供する
ことを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のガスセンサは、電解液を含ませた吸水シー
トと被検ガスとの接触面にガス透過性隔膜が設けられ、
該ガス透過性隔膜の吸水シート側に作用極、対極及び参
照極が配置され、作用極の電位が一定に保たれ、対極と
作用極間の電流により被検ガス中の特定成分の濃度が検
出される定電位電解式のガスセンサにおいて、電解液の
吸水作用によって吸収される被検ガス又は外気中の水分
の容積よりも大きい空間を有する空隙部を、前記吸水シ
ートに接して、ガス透過性隔膜の反対側に設けたことを
特徴とする。本発明のガスセンサは、ブッシング内に空
隙部を形成することにより内圧の上昇が抑制され、液漏
れを防止することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明のガスセンサの一実
施例を図1、図2及び図3を参照しながら説明する。図
1は実施例によるガスセンサの一部断面正面図、図2は
実施例に係わるブッシングの概略斜視図、図3は測定回
路図である。図1に示されるように本ガスセンサは、従
来のガスセンサ(図4に示す)とブッシング9を除いて
は同じ構造の部品を用いて構成され、その大きさは、直
径が約21mm、高さが約16mmである。
【0010】本ガスセンサは底部側に開口して、絶縁材
料で形成された筒状のカバー1をもち、その内側底部の
外周部には絶縁性材料からなるパッキン2が配置されて
いる。カバー1内には、パッキン2上にガス拡散膜3が
配置され、その上に電極が形成されている。ガス拡散膜
3には、例えば孔径が0.05〜3μmで厚みが70μ
mの疎水性多孔質PTFE(ポリテトラフルオロエチレ
ン)が用いられる。ガス拡散膜3のパッキン2とは反対
側の面には金属薄膜による電極が形成されており、この
薄膜電極は一番面積の広い中央部を作用極Wとし、残り
の2つを対極C、参照極Rとして、3つの領域に分割さ
れて形成され、互いに絶縁されている。
【0011】本ガスセンサにより塩化水素を測定する場
合は、電解液として硫酸水溶液(1M〜8M)を使用
し、電極材料として作用極WにAu又はAu含有Pt
を、参照極RにPtを、対極CにPt、Au、Cなどを
使用する。そして、ガス拡散膜3の各電極の上に厚さが
0.68mmのガラス繊維ろ紙からなる吸水シート4が
設置され、吸水シート4には電解液として前記の硫酸水
溶液(1M〜8M程度)が200μリットル含まれてい
る。
【0012】前記吸水シート4の外周部には、作用極
W、対極C、参照極R用のリード線5w、5c、5rに
対応する位置に、リード配線を通すための窪みがそれぞ
れ形成されている。パッキン2、ガス拡散膜3、および
吸水シート4をカバー1の底部に押さえ付けて固定する
パイプ組立品5が備えられている。吸水シート4の電極
に対応する窪み位置には例えばPt線からなるリード線
5w、5c、5rが設置されており、パイプ組立品5の
側壁の底部と電極との間にはさみ込まれて、各極と電気
的に接続されている。
【0013】前記パイプ組立品5の内部には図2(a)
に示すような吸水シート4のずれを防止すると共に、外
部の湿気から吸収される水分によって硫酸水溶液が増大
し、内圧が上昇するのを抑制するための空隙部9aを設
けた、例えばポリエチレンなどの疎水性スポンジからな
るドーナツ形のブッシング9が挿入されている。前記空
隙部9aの容積は、ガスセンサ内に封入する硫酸水溶液
の量と、ガスセンサが設置される外部湿度の最大値から
推測される最大吸水量を算出し、その算出値よりも大き
いものとする。また、パイプ組立品5の上部開口部は、
貫通穴からなる圧力調整孔6aをもち絶縁性材料から形
成されたボス6により閉じられている。圧力調整孔6a
からの液漏れを防止するために、ブッシング9とボス6
との間には、液漏れ防止用にガス拡散膜3と同様のガス
拡散膜3aが配置されており、パイプ組立品5とボス6
にはさみ込まれて固定されている。
【0014】本ガスセンサの測定原理は定電位電解法に
よるもので、図3に示すように加電圧部21の直流電圧
が抵抗22と差動増幅器23を介して、作用極Wと参照
極Rとの間に一定の電圧が印加されている。その電圧値
は抵抗22で調整され、目的とする物質が電解生成され
る作用極Wの電位を、電解中常に一定に保つことができ
る最適電圧に設定される。そして記録計25に電量計
(クーロメータ)又は電流計を用いて、電気分解によっ
て作用極Wで反応した物質の定量は、作用極Wと対極C
との間に流れる電荷量、または、電流を電流検出増幅器
24を介して測定することによって行われる。
【0015】上記構成のガスセンサにおいて、塩化水素
を含んだ被検ガスが前記ガス拡散膜3と接触すると、塩
化水素は硫酸水溶液中に採り込まれて電気分解され、電
解電流が対極Cから作用極Wに向かって流れる。この電
解電流は、ガス拡散膜の大きさ、拡散係数、塩化水素ガ
ス濃度等に比例する。
【0016】また、被検ガス中の水分は吸水シート4中
の硫酸水溶液に吸収されるので、時間の経過とともに硫
酸水溶液量が増加し、吸水シート4とブッシング9間の
空隙部の圧力(内圧)が上昇するが、予めブッシング9
内に設けられた空隙部9aの容積により内圧の上昇率は
低く押さえられる。これにより、硫酸水溶液のカバー1
とパイプ組立品5との間やリード線5c、5r、5wの
貫通部を通しての液漏れを抑制することができ、使用期
間を延ばし得るとともに高湿度での劣化を抑えることが
できる。
【0017】本ガスセンサは、電極材料を選択すること
により、各種のガス成分を測定することができる。例え
ば電極材料にAuを用いれば、NO、SO、Cl
ガスを、Pt黒を用いればCOガスを、Pt黒、Auを
用いればHS、NOガス等を測定することが可能とな
る。
【0018】上記の実施例ではブッシング9をドーナツ
形とし、中央に通し穴を設けてこれを空隙部9aとした
がこれに限定されるものではない。例えば、図2(b)
のブッシング10のように空隙部10aを複数個設け
て、この空隙部10aを合計した容積を空隙部9aの代
わりに用いたり、図2(c)のように一定の深さの穴を
設けてこれを空隙部9aの代わりに用いることによって
も同様の液漏れ防止効果を得ることができる。この場合
の空隙部大きさは、いずれも外部の最大湿度により吸収
される水分の容積を越える大きさのものにする必要があ
る。
【0019】
【発明の効果】本発明のガスセンサは上記のように構成
されており、ブッシング内に設けられた空隙部により、
外部の水分を吸収した硫酸水溶液により増大する内圧を
吸収することができ、内圧の増大を抑制して電解液の液
漏れが防止される。これにより簡単な構造で、従来より
も高湿度、長期間での使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるガスセンサの一部断面正
面図である。
【図2】実施例に係わるブッシングの概略斜視図であ
る。
【図3】本発明のガスセンサの測定回路図である。
【図4】従来のガスセンサの一部断面構成図である。
【図5】従来のガスセンサの部品展開図である。
【符号の説明】
1…カバー 2…パッキン 3、3a…ガス拡散膜 4…吸水シート 5…パイプ組立品 5c、5r、5w…リード線 6…ボス 6a…圧力調節孔 7、9、10、11…ブッシング 7a、9a、10a、11a…空隙部 8…Oリング 21…加電圧部 22…抵抗 23…差動増幅器 24…電流検出増幅部 25…記録計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/30 341J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解液を含ませた吸水シートと被検ガスと
    の接触面にガス透過性隔膜が設けられ、該ガス透過性隔
    膜の吸水シート側に作用極、対極及び参照極が配置さ
    れ、作用極の電位が一定に保たれ、対極と作用極間の電
    流により被検ガス中の特定成分の濃度が検出される定電
    位電解式のガスセンサにおいて、電解液の吸水作用によ
    って吸収される被検ガス又は外気中の水分の容積よりも
    大きい空間を有する空隙部を、前記吸水シートに接し
    て、ガス透過性隔膜の反対側に設けたことを特徴とする
    ガスセンサ。
JP2001166063A 2001-06-01 2001-06-01 ガスセンサ Pending JP2002357585A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102636542A (zh) * 2012-03-23 2012-08-15 华瑞科学仪器(上海)有限公司 气体传感器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102636542A (zh) * 2012-03-23 2012-08-15 华瑞科学仪器(上海)有限公司 气体传感器

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