JP2016045028A - 感度回復機能を備えたガス検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】定電位電解式ガスセンサーにおいて、作用極の酸化による感度の低下を回復する方法を提供する。【解決手段】作用極６の電位を変化させる電位変更手段１１を有する。作用極は白金と炭素との同時スパッタリングにより形成される。測定誤差を生む程度に検出感度が低下した時点で電位変更手段が作動し、作用極の電位を検出動作時よりも卑電位側に変化させる。これにより、酸化された白金粒子が還元されて検出感度が回復する。この検出動作と感度回復動作を繰り返して行う。【選択図】図１
Description
本発明は、通気性隔膜を介して被検出ガスを取り込み、作用極部材と対極部材との間に生じる電解電流を検出信号とする電気化学式ガスセンサの感度回復技術に関する。
特許文献１にみられるような白金と炭素との同時スパッタリングにより形成された薄膜を作用極を用いて塩化水素（ＨＣｌ）のようなギブスエネルギー（等温等圧条件下で仕事として取り出し可能なエネルギー量）が大きなガスを検出するためには図４に示したように参照極（自然電位０．８２９Ｖ）に対して０．５Ｖ程度と臭化水素（ＨＢｒ）を検出する場合の０．３Ｖよりも高い電位を印加する必要がある。
このため、塩化水素（ＨＣｌ）を検出する電気化学式ガスセンサは、図５に示したように臭化水素（ＨＢｒ）を検出する場合よりも短時間で感度が低下するという問題がある。
なお、特許文献２には作用極への外部進入由来物の付着による感度低下を回復させるため、作用極に測定時の電解電流を増加させる極性の電位を印加することが記載されているが、作用極を構成する金属の酸化に由来する本発明に適用した場合には作用極の金属の酸化が進行して検出感度が一層低下することになる。
なお、特許文献２には作用極への外部進入由来物の付着による感度低下を回復させるため、作用極に測定時の電解電流を増加させる極性の電位を印加することが記載されているが、作用極を構成する金属の酸化に由来する本発明に適用した場合には作用極の金属の酸化が進行して検出感度が一層低下することになる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、金属を作用極に用いた電気化学式ガスセンサの感度回復技術を提供することである。
本発明は、作用極の電位を検出動作時よりも間歇的に卑電位側に変化させて感度回復を行うように構成されている。
作用極に印加する電位を短時間停止させて卑電位側に変化させるという簡単な方法で検出感度を回復させることができる。
そこで、以下に本発明の詳細を図１に示した実施例に基づいて説明する。
定電位電解式ガスセンサー１は、電解液２を収容したセル３に窓４、５を設け、一方の
窓４をこの実施例では白金と炭素との同時スパッタリングにより形成した作用極６を形成した通気性隔膜により、また他方の窓５を対極７と参照極８とが形成された通気性隔膜により封止されている。
定電位電解式ガスセンサー１は、電解液２を収容したセル３に窓４、５を設け、一方の
窓４をこの実施例では白金と炭素との同時スパッタリングにより形成した作用極６を形成した通気性隔膜により、また他方の窓５を対極７と参照極８とが形成された通気性隔膜により封止されている。
作用極６と参照極８との間には、演算増幅器９を介して定電位電源１０と電位変更手段１１とが接続されていて、定電位電源１０により目的ガスを検出するのに適した電位、通常３００ミリＶ乃至７００ミリＶが常時印加され、また電位変更手段１１により所定時間、つまり検出感度が低下した時点で作用極７の電位を卑電位側に変化させる電圧を一定時間Ｔだけ印加される。
なお、演算増幅器９の出力側には、作用極６と対極７とを流れる電流を検出する電解電流検出回路１２が接続され表示手段１３にガス濃度を表示するように構成されている。
この実施例において、定電位電源１０の電位だけが印加された状態では、定電位電解式ガスセンサー１の窓４から流入した塩化水素の濃度に対応する電解（酸化）電流が作用極６と対極７との間に流れ、表示手段１１に塩化水素の濃度が表示される。
測定誤差を生む程度に検出感度が低下した時点で電位変更手段１１が作動して作用極６の電位を検出動作時よりも卑電位側に変化させる。これにより、作用極６を構成している酸化された白金粒子が還元されて検出感度が回復する。
図３は、作用極６の電位を被検ガス（ＨＣｌ）の検出に適した電位、たとえば５００ミリＶに連続的に保持した場合の感度（相対スパン出力）と、本発明の感度回復技術を適用、この実施例では検出電位（５００ミリＶ）を１１分間印加し、９分間非印加にして検出時よりも作用極６を卑電位にした場合の感度の変化とを示すもので、この線図からも検出電位を非連続的に印加することが感度の低下を防止できることが明らかになった。
図３は、本発明の第二の実施例を示すもので、この実施例においては作用極が複数、この実施例では２つの領域６１、６２に分割され、検出動作を行わせる電位をスイッチ１４により定電位電源１０を交互に切り替え接続するように構成されている。
この実施例において、スイッチ１４により領域６１が定電位電源１０に接続されて測定動作が行われ、時間の経過により検出感度が低下した時点でスイッチ１４により定電位電源１０を今まで休止状態におかれていた領域６２に切り替える。
これにより、触媒能の高い領域６２により検出動作が行われ、酸化により触媒能が低下した領域６１は電位の低下により還元されて触媒能が回復する。
この実施例によればいずれかの作用極の領域に検出用の電位が印加され、また他の領域が還元状態におかれているため検出対象ガスを連続的に高い感度で検出できる。
なお、作用極を卑電位に変化させる時間間隔は被検出ガスの種類や濃度に応じて任意に変更できることは明らかである。
上述の実施例においては塩化水素を検出する場合について説明したが、白金と炭素との同時スパッタリングにより形成された薄膜（作用極）が酸化される電位に設定して他のガス成分を検出する装置の感度回復に適用できることは明らかである。
上述の実施例においては白金と炭素との同時スパッタリングにより形成された薄膜（作用極）を作用極としたものに例を採って説明したが、たとえば白金黒とバインダとを混練して撥水性通気性膜に膜状に印刷した作用極を用い、測定電位が印加された状態では白金の
酸化が進行する電気化学式ガスセンサに適用しても感度回復できることは明らかである。
酸化が進行する電気化学式ガスセンサに適用しても感度回復できることは明らかである。
６ 作用極 ６１，６２ 作用極の領域 ７ 対極 １０ 定電位電源
Claims (2)
- 電気化学式ガスセンサの作用極に印加する電位を検出動作時よりも間歇的に卑電位側に変化させて感度回復を行うことを特徴とするガス検出器。
- 前記作用極が複数の領域に分割され、１つの領域が検出動作を、他の領域が検出動作時よりも卑電位に保持される感度回復動作を交互に繰り返すことを特徴とするガス検出器。
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