JP2016164511A - Controlled-potential electrolysis gas sensor - Google Patents
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、酸素ガスを検知するガス電極として被検知ガスを電気化学反応させる反応極、前記反応極に対する対極および前記反応極の電位を制御する参照極を、電解槽に収容した電解液に接触するように備えた定電位電解式ガスセンサに関する。 The present invention provides a reaction electrode for electrochemically reacting a gas to be detected as a gas electrode for detecting oxygen gas, a counter electrode for the reaction electrode, and a reference electrode for controlling the potential of the reaction electrode in contact with an electrolytic solution contained in an electrolytic cell. The present invention relates to a controlled potential electrolysis gas sensor.
従来の定電位電解式ガスセンサは、電極を電解液が密に収容される電解槽の電解液収容部内に臨んで設けて構成してあり、例えば電極としては、ガスを検知するガス電極として被検知ガスを電気化学反応させる反応極、当該反応極に対する対極、反応極の電位を制御する参照極の3電極を設けてあり、また、これらが接触自在な電解液を収容した電解槽と、各電極の電位を設定するポテンシオスタット回路等を接続してある。前記3電極の材料としては撥水性を有するガス透過性の多孔質PTFE膜に白金や金、パラジウム等の貴金属触媒等を塗布したものが、電解液としては、硫酸やリン酸等の酸性水溶液等が用いられていた。 A conventional constant potential electrolytic gas sensor is configured such that an electrode is provided facing an electrolytic solution storage part of an electrolytic cell in which an electrolytic solution is densely stored. For example, an electrode is detected as a gas electrode that detects gas. There are provided three electrodes: a reaction electrode for electrochemically reacting gas, a counter electrode for the reaction electrode, and a reference electrode for controlling the potential of the reaction electrode. A potentiostat circuit for setting the potential is connected. As the material of the three electrodes, a gas-permeable porous PTFE film having water repellency is coated with a noble metal catalyst such as platinum, gold, palladium, etc. As an electrolyte, an acidic aqueous solution such as sulfuric acid or phosphoric acid is used. Was used.
また、定電位電解式ガスセンサは、周囲の環境変化に対して反応極の電位を制御して一定に維持することによって、反応極と対極との間に周囲の環境変化に相当する電流を生じさせる。そして、反応極の電位が変化せず、またガス種によって酸化還元電位が異なることを利用することにより、ポテンシオスタット回路の設定電位によってはガスの選択的な検知が可能になる。また、ガス電極に用いる触媒を変えることで、目的とするガスに対して高い選択性を持たすことができる。 In addition, the constant potential electrolytic gas sensor generates a current corresponding to the change in the surrounding environment between the reaction electrode and the counter electrode by controlling the potential of the reaction electrode to be constant with respect to the change in the surrounding environment. . Then, by utilizing the fact that the potential of the reaction electrode does not change and the oxidation-reduction potential varies depending on the gas type, it becomes possible to selectively detect the gas depending on the set potential of the potentiostat circuit. Further, by changing the catalyst used for the gas electrode, it is possible to have high selectivity for the target gas.
尚、本発明における従来技術となる上述した定電位電解式ガスセンサは、一般的な技術であるため、特許文献等の従来技術文献は示さない。 Note that the above-described constant potential electrolytic gas sensor, which is a conventional technique in the present invention, is a general technique, and therefore does not show any prior art documents such as patent documents.
このような定電位電解式ガスセンサは、通常、電解液中には溶存酸素が存在する。この場合、電解液中の溶存酸素が反応極に接触して反応する虞がある。そのため、当該定電位電解式ガスセンサにおいて検知対象とするガスを酸素ガスとする場合、反応によって反応極上で生じた電子に基づく電流が、サンプルガス中の酸素ガスによるものに加えて、溶存酸素によるものを合わせた値となる場合があり、出力値が不安定となる虞がある。また、サンプルガス中に酸素ガスが存在しない場合であっても、反応極に溶存酸素が接触した場合は、誤検知となることがあった。 Such a constant potential electrolytic gas sensor usually has dissolved oxygen in the electrolyte. In this case, dissolved oxygen in the electrolyte solution may come into contact with the reaction electrode and react. Therefore, when the gas to be detected in the constant potential electrolysis gas sensor is oxygen gas, the current based on the electrons generated on the reaction electrode due to the reaction is due to dissolved oxygen in addition to the oxygen gas in the sample gas. The output value may become unstable. Even when oxygen gas is not present in the sample gas, erroneous detection may occur when dissolved oxygen comes into contact with the reaction electrode.
従って、本発明の目的は、早期に出力値が安定し、誤検知を未然に防止できる定電位電解式ガスセンサを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a constant potential electrolytic gas sensor that can stabilize an output value at an early stage and prevent erroneous detection.
上記目的を達成するための本発明に係る定電位電解式ガスセンサは、酸素ガスを検知するガス電極として被検知ガスを電気化学反応させる反応極、前記反応極に対する対極および前記反応極の電位を制御する参照極を、電解槽に収容した電解液に接触するように備えた定電位電解式ガスセンサであって、その第一特徴構成は、前記反応極における電解液の側に、当該電解液に溶存する酸素を遮断する溶存酸素遮断膜を設けた点にある。 In order to achieve the above object, a constant potential electrolytic gas sensor according to the present invention controls a reaction electrode for electrochemically reacting a gas to be detected as a gas electrode for detecting oxygen gas, a counter electrode for the reaction electrode, and a potential of the reaction electrode. A constant potential electrolytic gas sensor provided with a reference electrode to be in contact with an electrolytic solution contained in an electrolytic cell, the first characteristic configuration being dissolved in the electrolytic solution on the side of the electrolytic solution in the reaction electrode This is in that a dissolved oxygen barrier film for blocking oxygen is provided.
本構成によれば、溶存酸素遮断膜を設けることにより、反応極における電解液の側にて、溶存酸素の接触を未然に防止することができる。 According to this configuration, by providing the dissolved oxygen barrier film, it is possible to prevent the dissolved oxygen from coming into contact with the electrolyte solution side of the reaction electrode.
従って、反応によって反応極上で生じた電子に基づく電流が、サンプルガス中の酸素ガスによるもののみとなり、溶存酸素によるものを無くすことができるため、酸素ガスを検知したときの出力値が早期に安定し、誤検知を未然に防止できる。また、反応極に対して電解液中の溶存酸素の接触を防止することができるため、定電位電解式ガスセンサ(酸素センサ)を製造してから安定動作に至るまでのエイジング期間を大幅に短縮することが可能となる。 Therefore, the current based on the electrons generated on the reaction electrode due to the reaction is only due to the oxygen gas in the sample gas and can be eliminated due to dissolved oxygen, so the output value when oxygen gas is detected is stabilized early. In addition, false detection can be prevented. In addition, since the dissolved oxygen in the electrolyte solution can be prevented from contacting the reaction electrode, the aging period from the production of the constant potential electrolytic gas sensor (oxygen sensor) to the stable operation is greatly shortened. It becomes possible.
本発明に係る定電位電解式ガスセンサの第二特徴構成は、前記溶存酸素遮断膜を、イオン導電性および透水性を有し、かつ酸素ガスを透過させないイオン交換膜とした点にある。 A second characteristic configuration of the constant potential electrolytic gas sensor according to the present invention is that the dissolved oxygen barrier membrane is an ion exchange membrane that has ionic conductivity and water permeability and does not allow oxygen gas to permeate.
本構成によれば、公知のイオン交換膜を溶存酸素遮断膜として使用できるため、本構成を容易に実施することができる。 According to this structure, since a well-known ion exchange membrane can be used as a dissolved oxygen barrier film, this structure can be implemented easily.
本発明に係る定電位電解式ガスセンサの第三特徴構成は、前記溶存酸素遮断膜を、前記反応極に熱圧着させた点にある。 The third characteristic configuration of the constant potential electrolytic gas sensor according to the present invention is that the dissolved oxygen barrier film is thermocompression bonded to the reaction electrode.
本構成によれば、溶存酸素遮断膜を反応極に確実に密着させることができるため、電極反応の場を確実に反応極の表面とすることができる。 According to this configuration, since the dissolved oxygen barrier film can be reliably adhered to the reaction electrode, the field of the electrode reaction can be reliably set to the surface of the reaction electrode.
本発明に係る定電位電解式ガスセンサの第四特徴構成は、前記熱圧着が、前記反応極の表面に前記溶存酸素遮断膜を構成する成分を含有する溶液を塗布し、当該溶液を塗布し乾燥させた後、前記溶存酸素遮断膜を積層し、前記溶存酸素遮断膜を積層した後、120〜140℃、1〜4MPaで熱圧着した点にある。 According to a fourth characteristic configuration of the potentiostatic gas sensor according to the present invention, the thermocompression bonding is performed by applying a solution containing a component constituting the dissolved oxygen blocking film to the surface of the reaction electrode, applying the solution, and drying the solution. Then, the dissolved oxygen barrier film is laminated, and the dissolved oxygen barrier film is laminated, and then thermocompression bonded at 120 to 140 ° C. and 1 to 4 MPa.
本構成によれば、溶存酸素遮断膜を構成する成分を含有する溶液を塗布し乾燥させた後に溶存酸素遮断膜を積層して熱圧着することで、当該溶液が反応極および溶存酸素遮断膜の接着剤の役割を果たすため、溶存酸素遮断膜を反応極に確実に密着させることができ、かつイオン導電性および透水性を損なわない状態で反応極に密着させることができるため、電解液(硫酸やリン酸等の酸性水溶液等)による直接的な反応極の反応性を低下させることは殆ど無い。 According to this configuration, the solution containing the components constituting the dissolved oxygen barrier film is applied and dried, and then the dissolved oxygen barrier film is laminated and thermocompression bonded, so that the solution is reacted with the reaction electrode and the dissolved oxygen barrier film. Since it functions as an adhesive, the dissolved oxygen barrier film can be reliably adhered to the reaction electrode and can be adhered to the reaction electrode without impairing ionic conductivity and water permeability. Or the acidic aqueous solution of phosphoric acid or the like) does not substantially reduce the reactivity of the direct reaction electrode.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、定電位電解式ガスセンサXは、ガスを検知するガス電極10として被検知ガスを電気化学反応させる反応極11、当該反応極11に対する対極12、反応極11の電位を制御する参照極13を、電解槽30に収容した電解液20に接触するように備えている。この定電位電解式ガスセンサXは、電解槽30の側方に開口してガスを導入するガス導入部32と、電解槽30の側方に開口してガスを排出するガス排出部33と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the constant potential electrolytic gas sensor X controls a
反応極11、対極12及び参照極13は、撥水性を有する多孔質のガス透過膜14の表面に、公知の電極材料より作製したペーストを塗布・焼成して形成してある。ガス透過膜14は、例えば疎水性でガスを透過する性質を有するものであればどのような膜でもよく、例えば耐薬品性を有する多孔質PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)膜などを使用することができる。反応極11と参照極13とは対向して配置してあり、また、ガス排出部33の側から順に対極12および参照極13を配設してある。反応極11と参照極13との間の空間が電解液20を収容する電解液収容部31となる。電解液20は硫酸やリン酸等の酸性水溶液等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。被検知ガスはガス導入部32よりセンサの内部に導入され、反応極11上で反応する。
The
それぞれのガス電極10、ガス透過膜14、溶存酸素遮断膜41、干渉ガス遮断膜42、Oリング15aおよびガスケット15bは電解槽30の蓋部材16によって固定される。溶存酸素遮断膜41は、電解液20に溶存する酸素(溶存酸素)を遮断するために、反応極11における電解液20の側に設けてある。また、干渉ガス遮断膜42は、干渉ガスを遮断するため対極12および参照極13の間に設けてある。
反応極11、対極12及び参照極13は、触媒および疎水性樹脂を含むガス拡散電極からなり、触媒としては、白金(Pt)、金(Au)、ルテニウム(Ru)、酸化ルテニウム(RuO2)、パラジウム(Pd)、白金担持カーボン(Pt/C)などが好適に用いられ、疎水性樹脂としては多孔質PTFE膜などが好適に用いられる。
Each
The
電解槽30の一端には、0.5〜1mm程度の小径とした内圧調整孔17が形成されている。内圧調整孔17における電解液収容部31の側には、多孔質シート18が配設してある。電解液収容部31は、小径の流路31aを介して大径の二つの収容部31bを有する態様とする。当該流路31aを2〜4mm程度の小径とした場合、電解液20の表面張力で電解液20が一方の収容部31bから他方の収容部31bに逆流し難くなる。筐体を構成する電解槽30および蓋部材16は、耐食性を有する合成樹脂、例えば硬質塩化ビニル或いはニッケル合金等の金属で構成すればよい。
An internal
電解液収容部31には、電解液20を吸水して保持する保水部材37を配設することが可能である。この構成については後述する。
A
このような定電位電解式ガスセンサXは、被検知ガスの反応によって反応極11上で生じた電子に基づく電流を検知自在な電流測定部と、反応極11の電位制御自在な電位制御部とを備えたガス検知回路(図外)に接続して、ガス検知装置として用いられる。本発明の定電位電解式ガスセンサXは、例えば酸素ガスや、シラン、ホスフィン、ゲルマン、アルシン、ジボランなどの水素化物ガスの検知や、一酸化炭素、硫化水素等の毒性ガスの検知に用いられる。本実施形態では、被検知ガスとして酸素ガスを検知する場合について説明する。
Such a constant potential electrolytic gas sensor X includes a current measuring unit capable of detecting a current based on electrons generated on the
(開口装着部材)
ガス導入部32およびガス排出部33の少なくとも何れか一方には、金属酸化物により作製してピンホール34aを形成してある筒部材34を、樹脂製の弾性部材35に圧入した開口装着部材36を備えてある(図2)。
(Opening mounting member)
At least one of the
開口装着部材36はガス導入部32およびガス排出部33の少なくとも何れか一方に備えればよく、本実施形態ではガス導入部32およびガス排出部33の両方に設けた場合について説明する。開口装着部材36は、筐体を構成する蓋部材16に形成した貫通孔16aに挿入して当該蓋部材16に固定してある。
The
本実施形態の開口装着部材36は、筒部材34が貫く柱状部36aと、当該柱状部36aの一端側に設けた板状部36bと、当該柱状部36aの他端側に設けた返し部36cと、を備える。板状部36bによって開口装着部材36を筐体(蓋部材16)と面接触させて確実に固定することができる。また、返し部36cによって開口装着部材36が筐体(蓋部材16)に形成した貫通孔16aから抜け落ちるのを防止することができる。開口装着部材36は、当該貫通孔16aに対して圧入するように挿入すればよい。
The
筒部材34を構成する金属酸化物は、例えばアルミナ、ジルコニア等のセラミックスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。筒部材の長寸は0.5〜6.0mmであり、好ましくは1.5〜5.5mmとするのがよい。また、ピンホール34aの孔径が8〜200μmであり、好ましくは12〜125μmとするのがよい。
Examples of the metal oxide constituting the
筒部材34の形状は円柱状とするのがよいが、これに限定されるものではなく、角柱状等の態様であってもよい。
The shape of the
弾性部材35は、弾性を有する材料、例えばパッキンに使用されるゴム状の弾性材料、熱可塑性エラストマー等、によって形成すればよい。弾性部材35に筒部材34の外径よりも小さい孔径の貫通孔35aを形成しておき、当該貫通孔35aに筒部材34を圧入する。
The
筒部材34に設けるピンホール34aは、一つでもよいし、複数設けてもよい。ピンホール34aの数については、センサ内に導入したい被検知ガスの量に応じて適宜設定すればよい。本実施形態では、それぞれの筒部材34に、一つのピンホール34aが形成してある場合について説明する。
One or
(結露・圧力緩和膜)
開口装着部材36を蓋部材16に形成した貫通孔16aに挿入した状態で、開口装着部材36を両側から覆うように、結露を防ぐ結露・圧力緩和膜40を配設する。即ち、結露・圧力緩和膜40は、ガス導入部32およびガス排出部33を覆うように配設してある。本実施形態では結露・圧力緩和膜40はガス導入部32およびガス排出部33の両方を覆う態様であるが、結露・圧力緩和膜40はガス導入部32およびガス排出部33において、少なくともガス導入部32を覆う態様であればよい。
(Condensation / pressure relief membrane)
In a state where the
結露・圧力緩和膜40は、ガスを透過して液体を透過しない性質を有するものであればどのような膜でもよく、多孔質PTFE膜などを使用することができる。
The dew condensation /
本実施形態の結露・圧力緩和膜40は厚さ0.2mm程度で、その特性は、例えば透気度がガーレー値で200〜700程度、空孔率が35〜45%、WEP(水の侵入圧力)が196kPa以上、好ましくは500kPaとするのがよい。
The dew condensation /
また、本実施形態では、透気度の異なる二枚の結露・圧力緩和膜40のセットを、ガス導入部32およびガス排出部33において、少なくともガス導入部32に配設する場合について説明する。
Further, in the present embodiment, a case will be described in which a set of two dew condensation /
結露・圧力緩和膜40は、単層の膜としてもよいし、透気度が同じ二枚の膜を重ねて構成してもよいし、透気度の異なる二枚の膜を重ねて構成してもよい。
例えば結露・圧力緩和膜40を二枚重ねにして少なくともガス導入部32に配設する場合、上述した透気度およびWEPを有する膜を二枚としてもよいし、一方の膜を上述した透気度およびWEPを有する膜とし、他方の膜を上述した透気度およびWEPより低い値の膜としてもよい。当該他方の膜は、一方の膜を押えて密着させることができ、さらに反応極11から電解液20が漏出するのを防止できるもの(例えば撥水性を有する態様)であればよい。二枚重ねにした場合の二枚の膜の配設順序としては、適宜設定してもよいが、例えばガス導入部32であれば、反応極11、他方の膜、一方の膜、筒部材34(ピンホール34a)のようにすることができる。このように二枚重ねとした結露・圧力緩和膜40を、開口装着部材36の外側および内側にそれぞれ配設(図1)してもよいし、外側および内側の何れか一方のみに配設してもよいが、何れか一方のみに配設する場合は外側に配設するのが好ましい。
The dew condensation /
For example, in the case where two dew condensation /
(溶存酸素遮断膜)
上述した溶存酸素遮断膜41は、電解液20に溶存する酸素(溶存酸素)を遮断するために、反応極11における電解液20の側に設けてある。溶存酸素遮断膜41は、反応極11における電解液20の側の全面に設けるとよい。
(Dissolved oxygen barrier membrane)
The dissolved
このように溶存酸素遮断膜41を設けることにより、反応極11における電解液20の側にて、溶存酸素の接触を未然に防止することができる。従って、反応によって反応極11上で生じた電子に基づく電流が、サンプルガス中の酸素ガスによるもののみとなり、溶存酸素によるものを無くすことができるため、酸素ガスを検知したときの出力値が早期に安定し、誤検知を未然に防止できる。また、反応極11に対して電解液中の溶存酸素の接触を防止することができるため、定電位電解式ガスセンサXのエイジング期間を大幅に短縮することが可能となる。
By providing the dissolved
溶存酸素遮断膜41は、イオン導電性および透水性を有し、かつ酸素ガスを透過させないイオン交換膜を使用すればよい。具体的には、溶存酸素遮断膜41は、ナフィオン(登録商標:デュポン社製)、アシプレックス(登録商標:旭化成社製)、フレミオン(登録商標:旭硝子社製)などを使用することができるが、これに限定されるものではない。例えば、ナフィオンはプロトン伝導性および透水性を有し、かつ耐酸化性に優れている。
The dissolved
溶存酸素遮断膜41はイオン導電性および透水性を有するため、H+およびH2O分子は、電解液20の側から溶存酸素遮断膜41を介して反応極11に移動することができるため、定電位電解式ガスセンサXにおける電極反応の場を反応極11の表面とすることができる。
Since the dissolved
このようなイオン交換膜であれば、公知のイオン交換膜を溶存酸素遮断膜41として使用できるため、本構成を容易に実施することができる。
With such an ion exchange membrane, since a known ion exchange membrane can be used as the dissolved
溶存酸素遮断膜41は、反応極11に熱圧着させることができる。溶存酸素を遮断するには、反応極11に溶存酸素遮断膜41を構成する成分を含有する溶液を塗布し乾燥させた状態でも効果はあるが、更に溶存酸素遮断膜41を熱圧着させるように形成することで、より効果的となる。
The dissolved
これにより、溶存酸素遮断膜41を反応極11に確実に密着させることができるため、電極反応の場を確実に反応極11の表面とすることができる。
Thereby, the dissolved
具体的には、当該熱圧着は、反応極11の表面に溶存酸素遮断膜41を構成する成分を含有する溶液を塗布し(塗布工程)、当該溶液を塗布し乾燥させた後、リード線を反応極11に載置した状態で溶存酸素遮断膜41を積層し、溶存酸素遮断膜41を積層(積層工程)した後、120〜140℃、好ましくは130℃、1〜4MPaで熱圧着(熱圧着工程)したものである。
Specifically, in the thermocompression bonding, a solution containing components constituting the dissolved
溶存酸素遮断膜41をナフィオンとした場合、反応極11の表面にナフィオン溶液を塗布する(塗布工程)。ナフィオン溶液の濃度は5〜20wt%で、溶媒は低級アルコールと純水(15〜34%)の混合物、または、純水とすればよい。
When the dissolved
ナフィオン溶液を塗布し乾燥させた後にナフィオンを積層(積層工程)して熱圧着することで、ナフィオン溶液が反応極11およびナフィオンの接着剤の役割を果たすため、ナフィオンを反応極11に確実に(強固に)密着させることができ、かつイオン導電性および透水性を損なわない状態で反応極11に密着させることができるため、電解液20(硫酸やリン酸等の酸性水溶液等)による直接的な反応極11の反応性を低下させることは殆ど無い。
After the Nafion solution is applied and dried, the Nafion is laminated (lamination process) and thermocompression bonded, so that the Nafion solution serves as an adhesive for the
このようにリード線を反応極11に載置した状態でナフィオンを積層することにより、リード線および反応極11との集電を確実にすることができる。
Thus, by stacking Nafion with the lead wire placed on the
(干渉ガス遮断膜)
上述した干渉ガス遮断膜42は、干渉ガスを遮断するため対極12および参照極13の間に設けてある。干渉ガスは、サンプリングガス中に被検知ガスと共存し、被検知ガス検知の指示値に影響を及ぼす気体のことをいう。干渉ガス遮断膜42は、例えばイオン導電性および透水性を有し、かつ干渉ガスを透過させないイオン交換膜を使用すればよいがこのような膜に限定されず、PET、PP、PE等の膜も使用することができる。具体的には上述したナフィオン等を使用することができるが、これに限定されるものではない。
(Interference gas barrier film)
The interference
参照極13および干渉ガス遮断膜42には、それぞれ細孔13a,42aを形成し、当該細孔13a,42aを介して電解液20が対極12の側に流通するように構成してある。このとき、電解液20を吸水して保持する保水部材37を、対極12および干渉ガス遮断膜42の間に配設するとよい。細孔13a,42aの孔径は約2mm程度とすればよい。
The
(保水部材)
保水部材37は、例えば保水性の繊維(例えばガラス繊維、セラミックス繊維など)、吸水性の高分子等、電解液20を保持できる吸水性の部材であれば、特に限定されるものではない。
また、保水部材37は、本実施形態のように、電解液収容部31において一方の収容部31b(ガス電極10が配設してある側)の全面に充填してもよい。これにより、各ガス電極における電極反応等で発生した気泡や、急激な温度変化に伴い電解液中に溶解していた空気が発生した場合や、急激な加圧状態における空気の侵入により直接、三つのガス電極10の表面が空気で覆われる(電極の反応面積が減少し、指示が不安定になる虞がある)ことを回避することができる。
(Water retaining material)
The
Moreover, the
〔別実施形態〕
上述した実施形態では、電解液20を吸水して保持する保水部材37を、対極12および干渉ガス遮断膜42の間に配設したり、電解液収容部31において一方の収容部31bの全面に充填したが、保水部材37を電解液収容部31の一部に配設してもよい。この場合、反応極11および参照極13の間に、複数の保水部材37を、反応極11の側および参照極13の側に分かれて配設するとよい。このとき、これらの保水部材37を、反応極11および参照極13に対して各別に押圧する押え部材50を設けることが可能である(図3,4)。押え部材50が保水部材37を反応極11および参照極13に対して各別に押圧する押圧力は、押え部材50の材質や形状によって設定することができる。
[Another embodiment]
In the above-described embodiment, the
保水部材37は、押え部材50による押圧力によってその厚みが変動するように構成すればよい。本構成においても、保水部材37は、上述したように電解液20を保持できる吸水性の部材とすればよく、保水性の繊維、吸水性の高分子等、特に限定されることなく使用することができる。
What is necessary is just to comprise the
また、保水部材37は、反応極11および参照極13の全面を覆うように配設すればよい。
The
押え部材50は、弾性変形可能な芯部材51と、当該芯部材51の両端に配設した有孔の板状部材52と、を備えるように構成してある。押え部材50は、耐薬品性を有する硬質塩化ビニル等の樹脂によって作製することができるが、これに限定されるものではない。このような樹脂で製造することで、芯部材51を弾性変形可能に構成することができる。
The pressing
本実施形態では、板状部材52に四つの板状部材開口部52aを設けてあるが、これに限定されるものではない。板状部材開口部52aの数は、電解液20の表面張力や、保水部材37の吸水性等を勘案して適宜設定すればよい。
In the present embodiment, four plate member openings 52a are provided in the plate member 52, but the present invention is not limited to this. The number of the plate-like member openings 52a may be appropriately set in consideration of the surface tension of the
また、芯部材51を弾性変形可能に構成するため、芯部材51をバネ材で構成してもよい。 Further, in order to configure the core member 51 so as to be elastically deformable, the core member 51 may be configured with a spring material.
押え部材50は、芯部材51が、ガス導入部32に対応する位置となるように配設するのがよい。
The pressing
〔実施例1〕
本発明の定電位電解式ガスセンサXおよび従来の定電位電解式ガスセンサ(比較例)において、それぞれの性能の比較を行った。本発明の定電位電解式ガスセンサXは溶存酸素遮断膜41(ナフィオン)を備え、従来の定電位電解式ガスセンサは溶存酸素遮断膜41を備えない態様とした。
[Example 1]
The performance of each of the controlled potential electrolytic gas sensor X of the present invention and the conventional controlled potential electrolytic gas sensor (comparative example) was compared. The constant potential electrolysis gas sensor X of the present invention includes a dissolved oxygen barrier film 41 (Nafion), and the conventional constant potential electrolytic gas sensor does not include the dissolved
各センサを製造直後から通電し、酸素ガス(21vol%)を検知した場合の指示値の変動を調べた。結果を図3に示した。 Each sensor was energized immediately after production, and the fluctuation of the indicated value when oxygen gas (21 vol%) was detected was examined. The results are shown in FIG.
この結果、従来の定電位電解式ガスセンサでは、酸素ガスを検知したときの指示値が21vol%を示すのは、通電後20日程度であった。一方、本発明の定電位電解式ガスセンサXでは、通電当初より酸素ガスを検知したときの指示値が21vol%を示していた。即ち、従来の定電位電解式ガスセンサのエイジング期間は20日程度であるのに対して、本発明の定電位電解式ガスセンサXはエイジング期間は殆ど無かった。そのため、本発明の定電位電解式ガスセンサXは、エイジング期間を大幅に短縮することが可能となるものと認められた。 As a result, in the conventional constant potential electrolysis gas sensor, the indicated value when oxygen gas was detected was 21 vol% after about 20 days after energization. On the other hand, in the constant potential electrolytic gas sensor X of the present invention, the indicated value when oxygen gas was detected from the beginning of energization showed 21 vol%. That is, the aging period of the conventional constant potential electrolytic gas sensor is about 20 days, whereas the constant potential electrolytic gas sensor X of the present invention has almost no aging period. Therefore, it was recognized that the controlled potential electrolytic gas sensor X of the present invention can greatly shorten the aging period.
〔実施例2〕
実施例1の各センサを使用して、酸素ガス0vol%を検知した場合の指示値の変動を調べた。それぞれのセンサにおいて、通電して1,7,14,30日経過した後に酸素ガス0vol%を検知したときの指示精度及び応答速度の変動を調べた。結果を図4に示した。
[Example 2]
Using each sensor of Example 1, the change in the indicated value when
この結果、従来の定電位電解式ガスセンサでは、各通電後1,7,14,30日に酸素ガス0vol%を検知したときの指示精度は経過日数毎に安定傾向にあるが、応答速度は非常に遅い。一方、本発明の定電位電解式ガスセンサXでは、各通電後1,7,14,30日に酸素ガス0vol%を検知したときの指示精度は通電期間によらず、初期から安定しており且つ、応答速度も非常に速い。そのため、本発明の定電位電解式ガスセンサXは、製造後、直ちにガス検知を行っても安定した測定値が得られるものと認められた。
As a result, in the conventional constant potential electrolytic gas sensor, the indication accuracy when
本発明は、酸素ガスを検知するガス電極として被検知ガスを電気化学反応させる反応極、前記反応極に対する対極および前記反応極の電位を制御する参照極を、電解槽に収容した電解液に接触するように備えた定電位電解式ガスセンサに利用できる。 The present invention provides a reaction electrode for electrochemically reacting a gas to be detected as a gas electrode for detecting oxygen gas, a counter electrode for the reaction electrode, and a reference electrode for controlling the potential of the reaction electrode in contact with an electrolytic solution contained in an electrolytic cell. It can utilize for the constant potential electrolysis type | mold gas sensor with which it was equipped.
X 定電位電解式ガスセンサ
10 ガス電極
11 反応極
12 対極
13 参照極
20 電解液
30 電解槽
41 溶存酸素遮断膜
X Constant Potential
Claims (4)
前記反応極における電解液の側に、当該電解液に溶存する酸素を遮断する溶存酸素遮断膜を設けた定電位電解式ガスセンサ。 As a gas electrode for detecting oxygen gas, a reaction electrode for electrochemically reacting a gas to be detected, a counter electrode for the reaction electrode, and a reference electrode for controlling the potential of the reaction electrode are provided so as to come into contact with the electrolyte contained in the electrolytic cell. A constant potential electrolytic gas sensor,
A constant potential electrolytic gas sensor in which a dissolved oxygen blocking film for blocking oxygen dissolved in the electrolytic solution is provided on the side of the electrolytic solution in the reaction electrode.
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