JP3084339U - イオン化電池式オゾン濃度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】紫外線吸収方式の構造では、光源部に低圧水銀
灯と試料セルを使用している。試料セルの寸法を変えな
ければ１台で広い範囲の濃度測定ができないという欠点
がある。また、隔膜ポーラログラフ方式においては、電
解液が高濃度になると電極が腐食するため、電解液を絶
えず交換しなければならないという欠点がある。 【解決手段】 両方の欠点を解決するため、電極の陽極
に金、陰極に鉛を使用する、電解液として酢酸を使用す
ることにより、耐久性ができ、電解液を絶えず交換する
ことがない。従来は、測定出力を電流値により求めてお
りますが、電圧により値を求めてマイコンにて計測し制
御を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

オゾンの濃度は温度・湿度・流量・圧力変動により、微妙に変化し濃度が一定 になりにくいため、温度湿度補償器・圧力補正膜などをセンサ内に設け環境補正 し、センサでオゾンの濃度を計測し検出した信号を増幅してマイコン制御するこ とにより、使いたい濃度をデジタル表示し、一定に保つことがきる。

【０００２】

【従来の技術】

従来、オゾン濃度測定器は測定器として利用されている。測定方法として、化 学反応による薬液方法・紫外線吸収方法・隔膜ポーラログラフ方法・煙検知型方 法などが有りますが、最も多く利用されているのが次の２つの方法である。 （１）紫外線吸収方法 オゾンが紫外線領域の２５４ｎｍ付近において最大吸収帯があることを利用し て、オゾン濃度を求める方法です。構造については、光源部に低圧水銀灯と試料 セルを使用している。この試料セルの寸法が大きいため、測定器が大型化し、高 価となる。また、試料セルの寸法を変えなければ１台で広い範囲の濃度測定がで きないため、オゾン濃度によっては数台必要になる。 （２）隔膜ポーラログラフ方法 電極、および電解液を容器に密閉し、検出ガスの接触部にガス透過性の膜を用 いた構造です。オゾンが隔膜を透過し電極液中に溶解する電極表面に、酸化還元 反応を起こし、電流が流れる。この電流値の変化からオゾン濃度を求める方法で ある。 本考案は、隔膜ポーラログラフ方法の部類に属する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の隔膜ポーラログラフ方法には、電解液が高濃度になると電極が腐食する ため、電解液を絶えず交換しなければならないという欠点がある。 本考案は、電極の種類、電解液の種類を変えることにより、電解液を絶えず交換 することがなく、また、従来、オゾン濃度測定は、 比較する水および空気を一 定に流しオゾン濃度測定しますが本考案はそれを使用しない。また、測定出力を 従来は、電流値により求めておりますが、本考案は、電圧により値を求めてマイ コンにて計測し制御を行う、工業計測制御機器としての機能を目的としている。

【０００４】

【課題が解決しようとするための手段】

センサケース材料として、オゾンの酸化作用で影響されない部品として、塩ビ ・テフロン・シリコン・ステンレスを使用する。電極と電解液は、オゾンの特質 に最も電気化学反応しやすい物質として、電極は陽極に金・陰極に鉛を使用、電 解液として酢酸を使用する。浸透膜は、塩素系酸化物・水分など透過の影響を受 けにくいテフロン製を使用する。センサケース材料として電極とリード線の接合 部について、電解液が浸透させないよう、樹脂成型によるインサート方式を採用 する。起電力の安定を保つために、金電極と鉛電極間に多孔質セラミック板を採 用する。金電極に多数の穴を開けて、化学反応を一定にする。 化学反応によるイオン化された排ガス、または、オゾン測定ガスを順次排出する ため、気体透過膜をセンサケース内の別箇所に設置し、放出路を通過し排出させ 、排出ガス放出一体型センサケース構造とする。

【０００５】

【考案の実施の形態】

本考案は、電気化学反応で、金電極（陽極）と鉛電極（陰極）、そし て酢酸電解液を透過膜よりオゾンを透過することにより、起電力が生じ、電 位差により計測します。透過膜は塩素系酸化物・水分など透過の影響を受けない テフロン製を使用します。透過する分子の数は、その分子の分圧に比例する。透 過膜を透過したオゾンは陽極・陰極間に印加された電圧値によってある分子 のみが選択的に電気化学反応を生じる。従って、テフロン製透過膜と金電極との 間には、極めて薄い隙間があり、透過膜を透過したオゾンは電解液中に溶け込ん で、金電極に達して電位を奪われて酸素イオンとなる。一方、鉛電極側では電極 表面が酸化されて酸化鉛となりますが、すぐに電解液中に溶け出して酢酸鉛とな ります。即ち、金電極側では還元反応により正電位が生じ、鉛電極側では酸化反 応により負電位が生じますが、この電位は透過膜を通過するオゾン分子の数に比 例します。電位を一定にするため、金電極と鉛電極の間に多孔質セラミックを 配置し電位安定をはかる。オゾンの計測圧力にに対して、圧力補正膜を配置す ることによりオゾン濃度計測を安定にする。 このセンサはオゾンを酸化剤として利用するイオン化電池式で、還元剤をかね た電解液に酢酸を用いているため炭酸ガスの影響を受けにくく長期に渡って安定 に作動しますが、それらイオン化された排ガスまたは、オゾン計測ガスを順次排 出するため、気体透過膜をセンサケース内の別箇所に設置し、放出路口を通過 し排出させる。起電力は、温度に影響を受けるため出力側に温度補償器▲１４▼ を接続します。 センサケースについて、酢酸電解液・電極など収納する本体ケース▲１０▼と、 オゾン計測すのためのオゾン取入口▲１３▼として、ロアーケース▲１１▼があ り、ケース自体にはオゾン取入口用取付ねじ部があります。陽極・陰極・気 体透過膜など取付けするためのアッパーケース▲１２▼があり同時に排ガス吐 出口▲１６▼から放出路口を通過し排出させる。以上、本考案を図示のとうり実 施例とします。

【０００６】

【実施例】

センサ部でオゾンの濃度を計測し検出した信号を増幅してマイコン制御器部に て、使いたい濃度をデジタル表示し、制御しながら一定に保つことができる。 本考案の実施例として、図１ フローにて示します。 センサ部で濃度を計測し、マイコン制御器部により温度補償された信号を増幅器 ・演算器によってデジタル信号に変換され設定器より制御回路を経て、出力信号 変換器にてオゾン装置へ信号を伝達し、適切なオゾン濃度制御をしながら同時に デジタル表示ができる。

【０００７】

【考案の効果】

オゾンの強力な酸化作用を応用したイオン化電池式オゾン濃度センサである。 オゾンの特質に最もイオン化学反応しやすい金・鉛の電極と酢酸の電解液を使用 し、水分・塩素系酸化物の透過に影響を受けにくいテフロン製透過膜などをセン サケースに封印し、温度の変化によりオゾン濃度が微妙に誤動作しますが、温度 補償器をセンサケースに内蔵することにより補正されます。また、圧力による変 化についても、センサケース内に圧力補正膜を施し、イオン化学反応にて発生す る圧力または、オゾン取入口からの圧力をも補正する。一方イオン化された排ガ スまたは、オゾン計測ガスを順次排出するため、気体透過膜をセンサケース内の 別箇所に設置し、放出路口を通過し排出させオゾンの計測を早めた。電極に多数 の穴を開けることによりオゾンの計測を早める。各部の考案の効果により、より よい安定化をはかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例として示したフローである。

【図２】本考案の実施例として示した構造図である。

【符号の説明】 金電極 鉛電極 酢酸電解液 透過膜 陽極 陰極 圧力補正膜 気体透過膜 多孔質セラミック ▲１０▼ 本体ケース ▲１１▼ ロアーケース ▲１２▼ アッパーケース ▲１３▼ オゾン取入口 ▲１４▼ 温度補償器 ▲１５▼ パッキン ▲１６▼ 排ガス吐出口

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年８月３０日（２００１．８．３
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 透過膜により封止されたセンサケース内
   に、酢酸を電解液とし、金電極と鉛電極を有し一定の起
   電力を発生させる。オゾンを透過膜から通過させ電解液
   中に溶け込んで、金電極に達して電位を奪われて酸素に
   戻る。この時点に、起電力が変化する、その電圧を求め
   る。
2. 【請求項２】 透過膜と、金電極と鉛電極間に、多孔質
   セラミック板を用いて電極間距離を固定し起電力の安定
   性を計った。
3. 【請求項３】 化学反応によるイオン化された排ガス、
   又は、オゾン測定ガスを順次排出するため、気体透過膜
   をセンサケース内の別箇所に設置し、放出路を通過し排
   出させ、排出ガス放出一体型センサケース構造。
4. 【請求項４】 電極板に多数の穴明け加工をし、計測す
   るオゾンと電解液の化学反応を促進させオゾン濃度計測
   の安定化をはかる。