JP3601689B2 - 定電位電解式アンモニアガスセンサー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、定電位電解方式を利用したアンモニアガスセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
定電位電解式ガスセンサーは、接液側に作用極が形成された気体透過性隔膜により封止された窓を備えたセルに０．１モル程度の塩基性物質を溶解した電解液、及び対極を収容し、前記作用極に一定の電位を印加して構成されている。
このように構成されたガスセンサーによるアンモニアガスの検出は、隔膜を透過したアンモニアが電解液に溶けこみ、アンモニアの濃度に対応した水素イオンが発生し、この水素イオンが電極に拡散することにより作用極で還元反応が生じるので、この電解電流をセンサー出力として行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アンモニアガスに対する応答速度が十分とは言えないという問題がある。
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応答性に優れた定電位電解式アンモニアガスセンサーを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、接液側に作用極が形成された気体透過性隔膜により封止された窓を備えたセルに、塩化カリウムを０．５モル以上１．０モル以下の濃度で溶解した電解液、及び対極を収容し、前記作用極に一定の電位を印加してアンモニアガスの濃度に対応した電解電流を測定信号とする。
【０００５】
【作用】
検出感度に変化を招くことなく、塩化リチウムの濃度に比例して応答速度が向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図は、本発明の一実施例を示すものであって、セル容器１には、後述する電解液２を収容し、その１つの面には通孔３が穿設されおり、ここに裏面に酸化白金（ＰｔＯ）や酸化ルテニウム（ＰｕＯ２）の薄膜を反応性スパッタリング等により形成して作用極４が作り付けられた通気性と撥水性を備えたＰＴＦＥフィルム等の隔膜５を張設し、その外側をＯリング等のパッキング６を介してガス導入口７を有する押さえ枠８により固定されている。
【０００７】
また、セル容器１内には作用極４から一定の距離を隔てて銀線からなる対極９と、銀線からなる参照極１０が設けられている。これら作用極４、対極９、及び参照極１０は、セル容器１と液密状態を維持するようにして外部に引き出されて測定回路１１に接続され、参照極１０の電位差を所定電位、例えば１００ミリＶ乃至３００ミリＶに設定されている。なお、対極１０が参照極を兼ねるいわゆる２極式のものにあっては、対極９が所定電位に維持される。
【０００８】
電解液２は、定電位電解型ガスセンサーによりアンモニアガスを測定する場合に広く用いられている塩化リチウムを、通常濃度０．１モルよりも高い０．５乃至２．０モル程度を水に溶解させて調製されている。なお、図中符号１２は電解液注入口、及び大気連通口を兼ねる通孔を示す。
【０００９】
この実施例において、アンモニアガスが隔膜５を透過して、塩化リチウムの水溶液からなる電解液２に溶け込むと、水素イオンが発生し、この水素イオンの作用極４への拡散により作用極４での還元が生じて還元電流がアンモニアガスの濃度として出力される。
【００１０】
ところで、電解液２を構成する塩化リチウムの濃度と応答時間（規定濃度のアンモニアガスを注入した時点から、還元電流飽和値の６０パーセントに到達するまでの時間）との関係、及び塩化リチウムの濃度と上記規定濃度のアンモニアガスに対するセンサー還元電流値との関係を調査したとろころ、図２（イ）、（ロ）に示したような結果となった。
【００１１】
このことから、塩化リチウムの濃度を増加させていくと、センサー出力、つまり検出感度に大きな影響を与えることがなく、塩化リチウムの濃度に比例して１モル程度までは応答時間が短縮されることが判明した。
【００１２】
なお、塩化リチウムの濃度を２．０モル以上、飽和状態まで高くしても同等の特性を得ることができるが、無用な材料の消費となるので、経済的には好ましくはない。
【００１３】
上述の実施例においては、塩化リチウムを電解物質として用いる場合について説明したが、他の物質、例えば塩化カリウム（ＫＣｌ）の水溶液を電解液として使用する場合には、図３に示したように０．５乃至１．０モル程度、つまり飽和溶解度限度の濃度に調整すると、塩化リチウムの場合と同様に応答速度の改善を図ることができる。この場合には、１．０モル程度と少量で限界が生じるので、特に経済性等を考慮した配慮は不要である。
【００１４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明においては、接液側に作用極が形成された気体透過性隔膜により封止された窓を備えたセルに、塩化カリウムを０．５モル以上１．０モル以下の濃度で溶解した電解液、及び対極を収容し、作用極に一定の電位を印加してアンモニアガスの濃度に対応した電解電流を測定信号とするので、検出感度の変化を招くことなく、応答速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す装置の断面図である。
【図２】図（イ）、（ロ）は、それぞれ電解液を構成する塩化リチウムの濃度と応答時間、及びセンサー出力との関係を示す図である。
【図３】電解液を構成する塩化カリウムの濃度と応答時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ セル容器
２ 電解液
４ 作用極
５ 隔膜
９ 対極
１０ 基準極
１１ 測定回路
【発明が属する技術分野】
本発明は、定電位電解方式を利用したアンモニアガスセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
定電位電解式ガスセンサーは、接液側に作用極が形成された気体透過性隔膜により封止された窓を備えたセルに０．１モル程度の塩基性物質を溶解した電解液、及び対極を収容し、前記作用極に一定の電位を印加して構成されている。
このように構成されたガスセンサーによるアンモニアガスの検出は、隔膜を透過したアンモニアが電解液に溶けこみ、アンモニアの濃度に対応した水素イオンが発生し、この水素イオンが電極に拡散することにより作用極で還元反応が生じるので、この電解電流をセンサー出力として行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アンモニアガスに対する応答速度が十分とは言えないという問題がある。
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応答性に優れた定電位電解式アンモニアガスセンサーを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、接液側に作用極が形成された気体透過性隔膜により封止された窓を備えたセルに、塩化カリウムを０．５モル以上１．０モル以下の濃度で溶解した電解液、及び対極を収容し、前記作用極に一定の電位を印加してアンモニアガスの濃度に対応した電解電流を測定信号とする。
【０００５】
【作用】
検出感度に変化を招くことなく、塩化リチウムの濃度に比例して応答速度が向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図は、本発明の一実施例を示すものであって、セル容器１には、後述する電解液２を収容し、その１つの面には通孔３が穿設されおり、ここに裏面に酸化白金（ＰｔＯ）や酸化ルテニウム（ＰｕＯ２）の薄膜を反応性スパッタリング等により形成して作用極４が作り付けられた通気性と撥水性を備えたＰＴＦＥフィルム等の隔膜５を張設し、その外側をＯリング等のパッキング６を介してガス導入口７を有する押さえ枠８により固定されている。
【０００７】
また、セル容器１内には作用極４から一定の距離を隔てて銀線からなる対極９と、銀線からなる参照極１０が設けられている。これら作用極４、対極９、及び参照極１０は、セル容器１と液密状態を維持するようにして外部に引き出されて測定回路１１に接続され、参照極１０の電位差を所定電位、例えば１００ミリＶ乃至３００ミリＶに設定されている。なお、対極１０が参照極を兼ねるいわゆる２極式のものにあっては、対極９が所定電位に維持される。
【０００８】
電解液２は、定電位電解型ガスセンサーによりアンモニアガスを測定する場合に広く用いられている塩化リチウムを、通常濃度０．１モルよりも高い０．５乃至２．０モル程度を水に溶解させて調製されている。なお、図中符号１２は電解液注入口、及び大気連通口を兼ねる通孔を示す。
【０００９】
この実施例において、アンモニアガスが隔膜５を透過して、塩化リチウムの水溶液からなる電解液２に溶け込むと、水素イオンが発生し、この水素イオンの作用極４への拡散により作用極４での還元が生じて還元電流がアンモニアガスの濃度として出力される。
【００１０】
ところで、電解液２を構成する塩化リチウムの濃度と応答時間（規定濃度のアンモニアガスを注入した時点から、還元電流飽和値の６０パーセントに到達するまでの時間）との関係、及び塩化リチウムの濃度と上記規定濃度のアンモニアガスに対するセンサー還元電流値との関係を調査したとろころ、図２（イ）、（ロ）に示したような結果となった。
【００１１】
このことから、塩化リチウムの濃度を増加させていくと、センサー出力、つまり検出感度に大きな影響を与えることがなく、塩化リチウムの濃度に比例して１モル程度までは応答時間が短縮されることが判明した。
【００１２】
なお、塩化リチウムの濃度を２．０モル以上、飽和状態まで高くしても同等の特性を得ることができるが、無用な材料の消費となるので、経済的には好ましくはない。
【００１３】
上述の実施例においては、塩化リチウムを電解物質として用いる場合について説明したが、他の物質、例えば塩化カリウム（ＫＣｌ）の水溶液を電解液として使用する場合には、図３に示したように０．５乃至１．０モル程度、つまり飽和溶解度限度の濃度に調整すると、塩化リチウムの場合と同様に応答速度の改善を図ることができる。この場合には、１．０モル程度と少量で限界が生じるので、特に経済性等を考慮した配慮は不要である。
【００１４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明においては、接液側に作用極が形成された気体透過性隔膜により封止された窓を備えたセルに、塩化カリウムを０．５モル以上１．０モル以下の濃度で溶解した電解液、及び対極を収容し、作用極に一定の電位を印加してアンモニアガスの濃度に対応した電解電流を測定信号とするので、検出感度の変化を招くことなく、応答速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す装置の断面図である。
【図２】図（イ）、（ロ）は、それぞれ電解液を構成する塩化リチウムの濃度と応答時間、及びセンサー出力との関係を示す図である。
【図３】電解液を構成する塩化カリウムの濃度と応答時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ セル容器
２ 電解液
４ 作用極
５ 隔膜
９ 対極
１０ 基準極
１１ 測定回路
Claims (1)
- 接液側に作用極が形成された気体透過性隔膜により封止された窓を備えたセルに、塩化カリウムを０．５モル以上１．０モル以下の濃度で溶解した電解液、及び対極を収容し、前記作用極に一定の電位を印加してアンモニアガスの濃度に対応した電解電流を測定信号とする定電位電解式アンモニアガスセンサー。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2000019456A JP3601689B2 (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | 定電位電解式アンモニアガスセンサー |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000019456A Expired - Lifetime JP3601689B2 (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | 定電位電解式アンモニアガスセンサー |
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| JP3307827B2 (ja) * | 1996-03-04 | 2002-07-24 | 理研計器株式会社 | 定電位電解式アンモニアガス検出器 |
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2001
- 2001-01-24 US US09/767,826 patent/US20010010289A1/en not_active Abandoned
Also Published As
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|---|---|
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| JP2001208723A (ja) | 2001-08-03 |
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