JP2003254925A - 隔膜式ガスセンサ - Google Patents

隔膜式ガスセンサ

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JP2003254925A
JP2003254925A JP2002060521A JP2002060521A JP2003254925A JP 2003254925 A JP2003254925 A JP 2003254925A JP 2002060521 A JP2002060521 A JP 2002060521A JP 2002060521 A JP2002060521 A JP 2002060521A JP 2003254925 A JP2003254925 A JP 2003254925A
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JP
Japan
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sensor
diaphragm
internal liquid
conductivity
type gas
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JP2002060521A
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English (en)
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Yoshikazu Iwamoto
恵和 岩本
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Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゼロ校正やスパン校正を定期的に行うことな
く所望の測定を精度よく行うことのできる隔膜式ガスセ
ンサを提供すること。 【解決手段】 内部液5を収容した筒状のセンサボディ
1の端部に隔膜3を設けた隔膜式ガスセンサにおいて、
前記内部液5として純水を用い、この内部液5にイオン
交換樹脂7を添加するとともに、前記センサボディ1の
内部に導電率センサ6を設け、前記隔膜3を通過したガ
スのイオン化に起因する内部液5の導電率変化に基づい
て前記ガスの濃度を測定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、試料中のアンモ
ニア、亜硝酸、炭酸ガスなどの測定に用いられる隔膜式
ガスセンサに関する。 【0002】 【従来の技術】例えば、試料中のアンモニアを測定する
隔膜式ガスセンサとして、従来より、図4に示すような
ものが公知である。この図4において、41は例えばプ
ラスチックよりなる筒状のセンサボディで、その下端開
口部が隔膜42で封止されている。この隔膜42は、ア
ンモニアガスのみを透過させるもので、例えばフッ素樹
脂よりなる。そして、この隔膜42で封止されたセンサ
ボディの内部には、中性の塩化アンモニウム溶液からな
る比較電極内部液43、この比較電極内部液43に浸漬
された銀/塩化銀からなる比較電極内極44およびpH
測定用のガラス電極45が収容されている。このガラス
電極45は、下端部にpH応答部46が形成された支持
管47内に、例えば塩化カリウムよりなるpH電極内部
液48、比較電極内極44と同材質のpH電極内極49
を備えてなるもので、pH応答部46を隔膜42に密着
するようにして設けられている。なお、50は隔膜固定
用リング、51,52は比較電極内極44およびpH電
極内極49にそれぞれ接続される銀線よりなる電気信号
取り出し用のリード線である。 【0003】上記構成の隔膜式ガスセンサにおいては、
アンモニアガスが隔膜42を通過する際、下記(1)式 NH3 ↑+H2 O→NH4 + +OH- ……(1) に示すように、アンモニアガスが比較電極内部液43で
アンモニウムイオンとなり、隔膜42に密着したpH応
答部46の周辺において、アルカリ側にpHが変化す
る。ここで、アンモニウムイオンとpH(この場合、水
酸イオン)の変化は当量であるため、pHの変化でアン
モニア濃度の測定が可能になる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の隔膜式ガスセンサにおいては、隔膜42に密着させ
るため、pH測定用のガラス電極45のpH応答部46
としてフラットな形状を有するフラット形pH電極を用
いる必要があるため、次のような不都合がある。すなわ
ち、フラット形pH電極は、そのpH応答部46がきわ
めて薄く(例えば50〜100μm程度)、このような
薄いpH応答部46は、ガラスを機械的および手加工に
よって研磨して前記所定の厚さに形成する必要があり、
かなりに熟練者によってさえ、これを製作するのが困難
であり、その結果、製造コストがアップせざるを得ない
といった不都合があった。 【0005】そして、上記従来の隔膜式ガスセンサの最
大の欠点は、pH測定用ガラス電極45を用いているた
め、電極起電力の測定履歴による経時変化やドリフト、
感度劣化等があるため、2点校正を定期的に行ってゼロ
校正やスパン校正を行う必要があることである。 【0006】なお、試料中の亜硝酸、炭酸ガスなどを測
定する場合にも、上記フラット形pH電極を組み込んだ
隔膜式ガスセンサが用いられるが、このような隔膜式ガ
スセンサにおいても、上述した問題点が同様に生じてい
る。 【0007】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、ゼロ校正やスパン校正を定期的
に行うことなく所望の測定を精度よく行うことのできる
隔膜式ガスセンサを提供することである。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、内部液を収容した筒状のセンサボディ
の端部に隔膜を設けた隔膜式ガスセンサにおいて、前記
内部液として純水を用い、この内部液にイオン交換樹脂
を添加するとともに、前記センサボディの内部に導電率
センサを設け、前記隔膜を通過したガスのイオン化に起
因する内部液の導電率変化に基づいて前記ガスの濃度を
測定するようにしている。 【0009】上記構成の隔膜式ガスセンサにおいては、
内部液中にイオン交換樹脂を添加しているので、ゼロ点
の変動が極力抑制される。また、等量導電率はイオン化
した測定試料のガス分圧と一定の関係があるので、スパ
ン校正の必要がなくなる。したがって、ゼロ校正やスパ
ン校正を行わなくても、所定精度の測定を行うことがで
きる。 【0010】 【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。図1および図2は、この発明の隔
膜式ガスセンサの一例を示すもので、これらの図におい
て、1は例えばプラスチックよりなる円筒状のセンサボ
ディである。このセンサボディ1の下端部にはセンサ部
2が形成されている。このセンサ部2は、以下のように
構成されている。 【0011】すなわち、センサボディ1の下端開口部
は、ガスのみを透過させる隔膜3で封止されている。こ
の実施の形態においては、隔膜3は、例えばフッ素樹脂
よりなり、センサボディ1の開口端の外周壁に螺着され
るリング体4によって下端開口部を封止するように張設
されている。なお、1aはセンサボディ1の下端外周に
形成される雄ねじ部、4aはリング体4の内周壁に形成
される雌ねじ部である。 【0012】前記隔膜2で封止されたセンサボディ1の
内部には、純水よりなる内部液5が設けられるととも
に、内部液5内に浸漬されるようにして導電率センサ6
が設けられている。そして、内部液5には、イオン交換
樹脂7が混入されている。また、導電率センサ6は、例
えばプラスチックよりなる円筒状の支持体8の下端部に
2個一対の電極9a,9bよりなる導電率測定電極9を
形成してなるもので、この実施の形態においては、支持
体8の下端を封止する絶縁体10の中心に平面視円形の
電極9aを形成し、この電極9aと同心円状にリング状
の電極9bを互いに電気的に絶縁した状態で設け、これ
らの電極9a,9bからなる導電率測定電極9を隔膜3
に密着させている。なお、電極9a,9bは、リード線
11a,11bを介して交流電源(図示していない)に
接続されている。 【0013】前記導電率測定電極9において、各電極9
a,9bは耐酸性並びに耐アルカリ性を有する金属、例
えば金、白金、チタンなどで構成するのがよい。また、
導電率測定電極9のセル定数としては、特に低濃度にお
ける測定感度の点から0.1〜0.01cm-1とするの
が好ましい。 【0014】上記構成の隔膜式ガスセンサを用いて、例
えば液体試料中のアンモニアガス(NH3 (G))の濃
度を測定する場合、まず、センサ部2を純水中に浸す。
これによってゼロ点の確認が行われる。次に、センサ部
2を液体試料に浸す。このとき、試料をpH12以上の
アルカリ性にしておく。 【0015】ところで、アンモニアガスとアンモニアイ
オンNH4 + は、下記(2)式のような反応式の関係を
有する。 【0016】 【化1】 【0017】そして、前記センサ部2を液体試料に浸す
ことにより、液体試料中のアンモニアガスが隔膜3を透
過する。このとき、隔膜3を通過する際、 NH3 (G)+H2 O→NH4 + +OH- ……(3) なる反応により、アンモニウムイオン(NH4 + )と水
酸イオン(OH- )が生じ、アンモニアガスのイオン化
に起因して内部液5の導電率に変化が生ずる。この導電
率(等量導電率)を導電率測定電極9によって測定する
ことにより、アンモニアガスの濃度を得ることができ
る。 【0018】また、前記隔膜式ガスセンサを用いて、例
えば液体試料中の亜硝酸ガス(HNO2 を測定する場
合、まず、センサ部2を純水中に浸す。これによってゼ
ロ点の確認が行われる。次に、センサ部2を液体試料に
浸す。このとき、試料をpH2以下の酸性にしておく。 【0019】ところで、亜硝酸ガスと亜硝酸イオン(N
2 - )は、下記(4)式のような反応式の関係を有す
る。 【0020】 【化2】 【0021】そして、前記センサ部2を液体試料に浸す
ことにより、液体試料中の亜硝酸ガスが隔膜3を透過す
る。このとき、隔膜3を通過する際、 HNO2 →NO2 - +H+ ……(5) なる反応により、亜硝酸イオン(N02 - )と水素イオ
ン(H+ )が生じ、亜硝酸ガスのイオン化に起因して内
部液5の導電率に変化が生ずる。この導電率(等量導電
率)を導電率測定電極9によって測定することにより、
亜硝酸ガスの濃度を得ることができる。 【0022】上述のように、この発明の隔膜式ガスセン
サにおいては、内部液5中にイオン交換樹脂6を添加し
ているので、ゼロ点の変動が極力抑制される。また、等
量導電率はイオン化した測定試料のガス分圧と一定の関
係があるので、スパン校正の必要がなくなる。したがっ
て、ゼロ校正やスパン校正を行わなくても、所定精度の
測定を行うことができる。 【0023】なお、上述の実施の形態においては、導電
率測定電極9を構成する二つの電極9a,9bを同心円
状に設けていたが、図3に示すように、両電極9a,9
bを櫛歯のように形成して、互いに対向配置してもよ
く、さらに、二つの電極9a,9bを互いに点対象また
は線対象となるように配置してあってもよい。 【0024】また、内部液5としてイオン交換水を用い
てもよい。さらに、内部液5として純水にグリセリンを
添加して蒸発を防止するようにしてもよい。 【0025】 【発明の効果】以上説明したように、この発明は、内部
液を収容した筒状のセンサボディの端部に隔膜を設けた
隔膜式ガスセンサにおいて、前記内部液として純水を用
い、この内部液にイオン交換樹脂を添加するとともに、
前記センサボディの内部に導電率センサを設け、前記隔
膜を通過したガスのイオン化に起因する内部液の導電率
変化に基づいて前記ガスの濃度を測定するようにしてい
るので、ゼロ校正やスパン校正を行う必要がなく、した
がって、長期にわたって各種のガスを精度よく測定する
ことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の隔膜式ガスセンサの一例を示す要部
の斜視図である。 【図2】前記隔膜式ガスセンサのセンサ部近傍の構成を
示すもので、(A)は縦断面図、(B)は横断面図であ
る。 【図3】導電率センサの他の構成例を示す図である。 【図4】従来の隔膜式ガスセンサを説明するための図で
ある。 【符号の説明】 1…センサボディ、3…隔膜、5…内部液、6…導電率
センサ、7…イオン交換樹脂。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 内部液を収容した筒状のセンサボディの
    端部に隔膜を設けた隔膜式ガスセンサにおいて、前記内
    部液として純水を用い、この内部液にイオン交換樹脂を
    添加するとともに、前記センサボディの内部に導電率セ
    ンサを設け、前記隔膜を通過したガスのイオン化に起因
    する内部液の導電率変化に基づいて前記ガスの濃度を測
    定することを特徴とする隔膜式ガスセンサ。
JP2002060521A 2002-03-06 2002-03-06 隔膜式ガスセンサ Pending JP2003254925A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021010400A1 (ja) * 2019-07-16 2021-01-21 日本特殊陶業株式会社 水質計測システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021010400A1 (ja) * 2019-07-16 2021-01-21 日本特殊陶業株式会社 水質計測システム
JP2021013908A (ja) * 2019-07-16 2021-02-12 日本特殊陶業株式会社 水質計測システム
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