JP2582227B2 - 気体透過性ケーシングを有する電気化学式測定セル - Google Patents

気体透過性ケーシングを有する電気化学式測定セル

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JP2582227B2 JP6252196A JP25219694A JP2582227B2 JP 2582227 B2 JP2582227 B2 JP 2582227B2 JP 6252196 A JP6252196 A JP 6252196A JP 25219694 A JP25219694 A JP 25219694A JP 2582227 B2 JP2582227 B2 JP 2582227B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気中の気体成分検出
用の電気化学式測定セル、それもケーシング内に測定電
極と対応電極とを受容しており、これらの双方電極が電
解液と液体接続され、かつそれらのうちの測定電極が、
気体透過可能な、電解液不透過性の膜を介して被検出気
体成分と拡散接触せしめられている形式のものに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の電気化学式測定セルは、ＵＳ４
０５１００６により公知である。この公知測定セルの場
合、ポリテトラフルオルエチレン製の円筒体が、その両
端側にそれぞれ１つの環状のふたとクランプリングとを
有している。このふたとクランプリングとが、それぞれ
１個の多孔質膜を張渡している。この膜は気体状成分は
透過させるが、ケーシング内室の電解液は透過させな
い。ふた内に張渡された膜は、拡散区域を介して空気中
の被検出気体成分と接触せしめられ、それによって被検
出気体が電解液の充填された内室へ流入する。内室に
は、同じように、測定セルが拡散膜に直ぐ隣接して配置
されている。電解液は、ガラスウール製の親水性充填材
に吸収されており、測定電極と対応電極とを液体接触さ
せている。対応電極は充填材内に配置され、電解液によ
り完全に取囲まれている。クランプリングにより張渡さ
れた膜は、同じく、気体状成分は透過させるが、電解液
は不透過である。この膜は、電気化学反応中に場合によ
り発生する気体成分を周囲へ放出するのに役立ってい
る。公知の測定セルの場合に発生する問題は、ケーシン
グ内の電解液室と周囲環境との間の圧力補償である。電
解液室は、大ていは一部に充填されるだけである。電解
液量が周囲条件（湿度、温度）とともに変化するからで
ある。したがって、センサの内室には、普通は気体の泡
が存在している。周囲圧力が、たとえば航空機での輸送
時に、降下すると、センサ内には過圧が発生する。気体
透過性膜の少なくとも１つが電解液に含浸されていない
場合には、この過圧が問題なしに減圧される。こうした
ことは、公知セルの場合、好条件下でのみ、すなわち垂
直方向に位置し、電解液が過剰でない場合にのみ可能で
ある。しかし、膜に電解液が含浸されている限り、圧力
補償時に電解液は膜又は、場合により存在する毛細間隙
により加圧される。このことにより、利用者は危険にさ
らされ、測定器は損傷し、膜は不可逆的な変化を生ぜし
められる。測定電極膜の変化は、また、誤った測定値を
生じさせ、感度が完全に失われるに至る。
【０００３】膜が液体圧力に耐えられたとしても、膜は
変形するので、拡散特性が変化し、したがって測定精度
が変化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、したがって、前記の種類の電気化学式測定セルを
改善して、簡単なケーシング構造であって、しかも電解
液室と周囲との間の、効果的な圧力補償が可能となるよ
うにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、電解液室を
取囲むケーシング外とうが、周囲に対して気体透過性で
電解液不透過性の遮断材を備えるようにすることによっ
て解決された。
【０００６】本発明の利点は、主として次の点にある。
すなわち、電解液室と周囲との間の圧力補償が行なわ
れ、しかも電解液自体は流出せぬようにされている点で
ある。また高価な機械式圧力補償装置を備える必要なし
に、簡単に効果的な圧力補償が可能になる。従来の技術
と比較すると、膜自体は、電解液室と周囲との間の圧力
差によって膜のところに生じるであろう差圧による圧力
負荷にさらされることがない。
【０００７】遮断材は、多孔質の焼結ポリテトラフルオ
ルエチレン製とするのが有利である。この液体不透過性
のポリテトラフルオルエチレンは、開放孔構造を有する
ため、電解液室内の気泡と周囲との間の圧力補償を行う
ことができる。
【０００８】本発明によれば、測定セルのケーシング外
とう自体が多孔質の焼結ポリテトラフルオルエチレンに
より形成されているので、外とう全体が気体に対しては
透過材として役立ち、電解液室と周囲との間の圧力補償
が達せられる。ＰＴＦＥ製の多孔質ケーシング外とう
は、今や事実上、電解液室内のあらゆる任意の個所で、
発生気泡を周囲環境に接触させ、圧力補償が行なわれ
る。つまり、事実上、ケーシング外とうには、必要な十
分な数の圧力補償孔が至るところに開いているというこ
とである。
【０００９】精密かつ信頼のおける測定には、電解液
が、出来るだけ妨げられずに、あらゆる位置で測定電極
と対応電極とに、場合によっては基準電極とも液体接触
することが必要である。他面、測定セルが、機械変形せ
ぬように安定的に維持されるようにすることが好まし
い。これら２つの要求は、次のようにすることにより、
巧みに解決された。すなわち、電解液室が多孔質の固体
充填材を有するようにし、この充填材が、一方では電解
液を含浸され、他方ではケーシング外とう内壁にも、扁
平な対応電極にも、更には電解液室側の拡散膜表面にも
密着するようにし、この拡散膜表面には測定電極として
役立つ金属コーティングが施されるようにするのであ
る。多孔質の充填材は、その場合、一方では電解液溜め
として役立ち、他方では、ケーシング外とう壁部と扁平
な電極膜とを互いに支え合うようにする。電解液溜めか
らは、測定セルのあらゆる使用位置で十分な電解液を測
定電極、対応電極の双方を濡らすために利用でき、相応
に消費された後には、電解液の補給や交換が可能であ
る。充填材用の適当な材料としては、焼結ガラスが有利
である。
【００１０】基準電位安定化のため基準電極を測定時に
用いる場合には、充填材内の中央区域まで入り込んでい
る空所内に受容し、空所底部に配置しておく。空所は、
その場合、袋孔の形状に構成され、袋孔の開口は対応電
極に向って開いている。基準電極は細い貴金属ワイヤ製
であり、ガラスウールにより空所内に固定される。電解
液室内でケーシング外とう内面と接触している多孔質充
填材外面は、凹所を有し、これらの凹所には一部に電解
液が充填されている。これらの凹所は、多孔質の充填材
に液体を充填できる別の液体溜めとして役立っている。
全体として、これらの凹所によって、電解液室の収容容
積は増大せしめられ、しかも多孔質の固体充填材の所望
の効果が失われることがない。
【００１１】電気化学式測定セルを少数の、扱いの容易
な構成要素によって簡単に組立てられるようにするため
に、ケーシング外とうは円筒形状を有するようにされ、
その端側開口には電極保持体が備えられ、それぞれ拡散
膜が張られており、拡散膜の電解液室側表面には測定電
極ないし対応電極を形成するコーティングが施されてお
り、また、拡散膜は、電極保持体により不織布内張りを
介して充填材端面に向って張られている。その場合、電
極保持体の一方には被検出気体成分に接近可能な拡散区
間ないし拡散開口が設けられている。拡散開口が位置す
る個所には、したがって測定電極が設けられている。
【００１２】多孔質ＰＴＦＥ製のケーシング外とうを損
傷又は汚れから護るために、ケーシング外とうは、気体
不透過性外被で取囲み、外とうと周囲との間の拡散路を
選定個所に開いておくようにするのが有利である。この
外被は、密着性のプラスチックフォイルでよい。あるい
は又、ケーシング外とう上に張りめぐらされた収縮チュ
ーブにより形成してもよい。外被ないし収縮チューブの
自由に選択可能な個所には、若干の、極端な場合には１
つだけの、開口が設けられ、その開口を介して、電解液
室と周囲との間の拡散路が維持される。開口は任意の個
所に設けることができる。ケーシング外とう内での拡散
は、妨げられることがなく、かつケーシング外とうのそ
れぞれ個所から拡散気体が被覆内の開口のところまで進
むことができ、そこで周囲と接続できるからである。こ
うすることにより、安定的で、きわめてコンパクトな構
成が可能になり、この構成の場合、少数の構成部材と簡
単な製造ステップとで製造可能である。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例を、以下で図面につき詳説
する。
【００１４】図面には円筒形ケーシング外とう１を有す
る電気化学式測定セルが示されており、このケーシング
外とうに他の構成部材が付加されている。外とう１の双
方の端側開口２，３のそれぞれには、環状の電極保持体
４，５が取付けられている。電極保持体４，５の内面に
は、それぞれ係止用凹所６，７が設けられ、この凹所内
に、それに適合するふた１０ないしプラグ１１用の係止
部８，９が係止される。ふた１０は被検出気体の拡散バ
リヤとして役立ち、多数の拡散区間を有している。拡散
区間は、毛管形式又は多孔性開口として構成できる。電
極保持体４は、保持体自体とケーシング外とう１との間
に拡散膜１３を挟んでおり、この拡散膜が環状電極保持
体４の開口内のりにわたって延び、ふた１０の拡散区間
１２に向い合って配置されている。拡散膜１３は、ケー
シング外とう１内の電解液室１４から周囲環境を分離し
ている。拡散膜１３は、被検出気体を透過するが、電解
液室１４内の電解液は不透過である。拡散膜１３の電解
液室側表面には、測定電極として役立つ金属コーティン
グ１５が施されている。コーティング１５は接触ワイヤ
１６を備えている。扁平な測定電極１５は、ほぼ同じよ
うに、開口内のりの全区域にわたって延びている。開口
は環状電極保持体４を介してふた１０に向って開いてい
る。金属コーティング１５は、電解液室１４側が不織布
内張りにより覆われている。この内張りは、電解液室１
４内の電解液が出来るだけ一様に電極コーティング１５
の全面に接触するようにするためのものである。電解液
室１４は、ほぼ完全に多孔質充填材１８により充填され
ている。充填材は焼結ガラスから成っている。充填材１
８はケーシング外とう１の内壁１９側の外面に凹所２０
を有している。この凹所２０は電解液溜めとして役立っ
ている。充填材１８の両端面は、一方が不織布内張り１
７に、他方が不織布内張り２２に密着している。内張り
２２は、膜２５上の対応電極である金属コーティング２
３を覆っている。電解液を充填された多孔質充填材１８
は、したがって、測定電極１５と対応電極２３との間の
電解液ブリッジを形成している。対応電極２３は接触ワ
イヤ２４を備えている。ケーシング外とう１内に固定さ
れた電極保持体５は、膜２５を定置に保持している。膜
２５上には、対応電極２３が金属コーティングとして設
けられている。多孔質充填材１８内には空所２６が設け
られている。空所２６は、袋孔の形状を有し、充填材の
一方の端側から充填材内部の中央まで延びている。有利
には、空所２６は、対応電極２３と向い合った、充填材
１８の端側から始まるようにする。空所２６には袋孔底
部の高さに基準電極２７が埋込まれている。空所２６の
残りの容積にはガラスウールが充填されている。電極１
５，２３，２７は、接触ワイヤ１６，２４，３１を介し
て導体条片３２と接続されている。導体条片３２上に
は、予備増幅器、信号処理装置、その他の電子構成部材
が組付けられている。導体条片３２は、プラグ１１の表
面に取付けられ、前処理された信号を測定セルに供給す
るため、ないし先へ送るために、必要な接続接点用の接
続条片（図示せず）を有している。ケーシング外とう１
と、外とう１と整列せしめられた電極保持体表面とが、
収縮チューブ３３の形式での気体不透過被覆を介して互
いに結合され、不動に相互押圧するようにされている。
この結果、一方では個別構成部材が液密に相互押圧さ
れ、他方では外壁の気密のシールが可能となる。電解液
室１４と周囲との圧力補償を維持するために、電解液室
１４と結合されているケーシング外とう１の壁部は、気
体透過性で、電解液不透過性の遮断材３５として構成さ
れている。遮断材３５は、最も簡単な場合は、焼結ＰＴ
ＦＥ製である。電解液室と周囲との間の気体交換を被覆
３３を介して行なうために、相応の開口３６を収縮チュ
ーブに設けておく。
【００１５】開口３６は適当な個所に１以上設けておか
ねばならない。電解液室１４から周囲への気体の拡散
は、ケーシング外とう１の内壁１９の全表面から外とう
１を通して開口３６から行なわれる。その場合、開口３
６は当業者が適宜に任意の個所に設けることができる。
そのさい重要なことは、構成の上で適切な個所に設ける
ということだけである。
【００１６】図示の電気化学式測定セルの個々の部材
は、分かり易くするために、ある程度の間隔をおいて図
示したが、実際には各構成部材は表面を互いに密着さ
せ、互いに押圧し合っており、それによって各部材の、
密封され、漏れの生じない組立てが確保されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気化学式測定セルの一実施例の
縦断面図。
【符号の説明】
１ ケーシング外とう ２，３ 端側開口 ４，５ 電極保持体 ６，７ 係止用凹所 ８，９ 係止部 １０ ふた １１ プラグ １２ 拡散区間 １３ 拡散膜 １４ 電解液室 １５，２３ 金属コーティング（電極） １６，２４ 接触ワイヤ １７，２２，３１ 不織布内張り １８ 充填材 １９ 内壁 ２０ 凹所 ２５ 膜 ２６ 空所 ２７ 基準電極 ２９ ガラスウール ３２ 導体条片 ３３ 収縮チューブ ３４ 貫通孔 ３５ 遮断材 ３６ 外とう開口
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−210759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−36988（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−89281（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4051006（ＵＳ，Ａ) 西独国特許出願公開3542261（ＤＥ, Ａ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気中の気体成分を検出する電気化学式
    測定セルであって、ケーシング内に測定電極と対応電極
    とを受容しており、これらの電極が電解液と液体接続さ
    れ、これら電極のうち測定電極が、気体透過性の電解液
    不透過性膜を介して被検出気体成分と拡散接触せしめら
    れる形式のものにおいて、電解液室（１４）を取囲むケ
    ーシング外とう（１）が、周囲に対して気体透過性で電
    解液不透過性の遮断材として構成されていることを特徴
    とする電気化学式測定セル。
  2. 【請求項２】 ケーシング外とう（１）が、多孔質の焼
    結ポリテトラフルオルエチレン材料製であることを特徴
    とする、請求項１記載の電気化学式測定セル。
JP6252196A 1993-10-18 1994-10-18 気体透過性ケーシングを有する電気化学式測定セル Expired - Lifetime JP2582227B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4335409A DE4335409C2 (de) 1993-10-18 1993-10-18 Elektrochemische Meßzelle mit einem gasdurchlässigen Gehäuse
DE4335409.2 1993-10-18

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JPH07159369A JPH07159369A (ja) 1995-06-23
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