JP3842875B2 - ポーラログラフ式ガスセンサ - Google Patents
ポーラログラフ式ガスセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3842875B2 JP3842875B2 JP23336897A JP23336897A JP3842875B2 JP 3842875 B2 JP3842875 B2 JP 3842875B2 JP 23336897 A JP23336897 A JP 23336897A JP 23336897 A JP23336897 A JP 23336897A JP 3842875 B2 JP3842875 B2 JP 3842875B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- electrode
- counter electrode
- working electrode
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体中または気体中のガスの濃度を測定するポーラログラフ式ガスセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
上記ポーラログラフ式ガスセンサの一つに、液体中に溶存している酸素の濃度を測定する溶存酸素センサがある。図5は、この溶存酸素センサの従来の構成、特に、電極部とこれに連なる回路部の構成を概略的に示すもので、この図において、1は合成樹脂など適宜の材料よりなる例えば筒状のセンサボディで、その先端に電極部2が形成されている。
【0003】
前記電極部2は、次のように構成されている。すなわち、3は筒状のセンサボディ1の先端部に設けられる隔膜で、この隔膜3によってセンサボディ1の先端部に外部と隔離された状態の室4が形成される。この隔膜3は、液体に溶けている測定対象ガスである酸素は通過させるが室4内に充填される電解液5としてのKCl溶液は通過させない材料、例えば、四フッ化エチレン樹脂、高圧法ポリエチレン、シリコンゴムなどのような材料からなり、その膜厚は数〜50μm程度である。
【0004】
6,7は電解液5に浸漬されるようにして室4内にそれぞれ設けられるカソードとしての作用極、アノードとしての対極で、作用極6は例えばAg(銀)よりなり、細長い円柱状でその一端部は隔膜3に接しており、対極7は例えばPt(白金)またはAu(金)よりなり、リング状で作用極6を中心としてこれを取り囲むようにして設けられている。
【0005】
8は作用極6と対極7との間に電圧を印加する電圧印加回路で、直流電源9と、この電源9が一方の入力端子に入力抵抗10を介して接続され、他方の入力端子が接地されるとともに、帰還抵抗11を備えた演算増幅器12とからなり、この演算増幅器12の出力側は対極7に接続されている。また、13は電流検出回路で、一方の入力端子に作用極6が接続され、他方の端子が接地された演算増幅器14とその帰還抵抗15とからなり、16はその出力端子である。
【0006】
このように構成された溶存酸素センサにおいては、図示してないCPUなど演算制御部からの指令に基づいて、電圧印加回路8によって対極7と作用極6との間に酸素の還元波を与える電圧を印加したときに対極7と作用極6との間に流れる電流(拡散電流)を電流検出回路13で検出し、この検出された電流値に基づいて適宜演算を行うことにより、溶存酸素濃度を得ることができる。
【0007】
そして、上記溶存酸素センサにおいては、電極部2が隔膜3によって外部から隔離されているので、検査対象である液体中に溶存している物質などの干渉を受けない利点があるが、長期使用の間に隔膜3の汚れや弛緩によって酸素の拡散定数が変化して、所謂感度劣化を生じてくる。
【0008】
そこで、従来においては、校正用サンプルを用いて、作用極6と対極7との間に所定の電圧を印加し、そのとき得られる電流信号をモニターすることで、感度劣化の検出を行うようにしていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、連続測定中の感度劣化による測定誤差を少なくするために、校正を頻繁に行わなければならないが、上記従来の手法においては、校正用サンプルを用いるようにしているため、校正の都度、連続測定を中断しなければならないといった不都合があった。
【0010】
上述のような不都合は、溶存酸素センサのみならず、他の溶存ガスセンサや、気体中のガスの濃度を測定するポーラログラフ式ガスセンサにおいても生じているところである。
【0011】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、校正用サンプルなどを用いなくても、また、測定を長時間にわたって中断しなくても感度劣化の有無を簡単にしかも確実に検出することができるポーラログラフ式ガスセンサを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この出願の第1発明では、一端に測定対象ガスのみを通過させる隔膜によって外部と隔離された室が形成されたセンサボディと、前記室内に、該室内に収容された電解液に浸漬されるように配置された作用極及び対極からなる電極部と、この電極部の作用極と対極との間に電圧を印加する電圧印加回路とを有し、この電圧印加回路から前記作用極と対極との間に電圧を印加したとき、前記隔膜を通過した測定対象ガスの電解により、前記両極間に流れる電流を検出することにより測定対象ガスの濃度を測定するように構成されたポーラログラフ式ガスセンサにおいて、前記電圧印加回路と対極との間に、電圧印加回路によって前記作用極と対極との間に所定の測定電圧を印加して通常の測定を行う状態と、前記電圧印加回路から前記作用極と対極との間に電圧を印加しない状態とに切り換える切換えスイッチを設け、この切換えスイッチを前記作用極と対極との間に電圧を印加しない状態に切り換えた時点から一定時間経過後の電流値と通常の測定時における電流値との比の大きさに基づいて前記電極部の感度劣化の有無を検出するように構成されていることを特徴としている(請求項1)。
【0013】
そして、この出願の第2発明では、一端に測定対象ガスのみを通過させる隔膜によって外部と隔離された室が形成されたセンサボディと、前記室内に、該室内に収容された電解液に浸漬されるように配置された作用極及び対極からなる電極部と、この電極部の作用極と対極との間に電圧を印加する電圧印加回路とを有し、この電圧印加回路から前記作用極と対極との間に電圧を印加したとき、前記隔膜を通過した測定対象ガスの電解により両極間に流れる電流を検出することにより測定対象ガスの濃度を測定するように構成されたポーラログラフ式ガスセンサにおいて、前記電圧印加回路と対極との間に、電圧印加回路によって前記作用極と対極との間に所定の測定電圧を印加して通常の測定を行う状態と、前記電圧印加回路から前記作用極と対極との間に電圧を印加しない状態とに切り換える切換えスイッチを設け、この切換えスイッチを前記作用極と対極との間に電圧を印加しない状態に切り換えた時点から電流値が安定するまでの時間を測定し、その電流値が安定するまでに要する時間に基づいて前記電極部の感度劣化の有無を検出するように構成されていることを特徴としている(請求項2)。
【0014】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。以下の図において、図5に示した符号と同一の符号は同一物であるので、その詳細な説明は省略する。
【0015】
図1は、第1の実施の形態に係るポーラログラフ式ガスセンサの一例としての溶存酸素センサの要部の構成を示すもので、この図において、17は電圧印加回路8と対極7との間に介装される切換えスイッチで、対極7に対して電圧印加回路8の出力電圧を印加する状態と、電圧印加回路8の出力電圧が印加されず、アース電位にする状態とに切り換えるもので、電圧印加回路8に接続された端子17a、アース電位に接続された端子17b、対極7に接続された端子17c、端子17cを中心にして揺動する切換え切片17dからなる。この切換えスイッチ17の切換え制御は、演算制御を行うCPU(図示してない)からの指令に基づいて行われる。
【0016】
上記構成の溶存酸素センサにおいては、液体中の溶存酸素を測定するときは、切換えスイッチ17を操作して切換え切片17dにより端子17a,17c間を接続し、電圧印加回路8によって作用極6と対極7との間に所定の測定電圧を印加し、このとき、作用極6と対極7との間に流れる電流を電流検出回路13によって検出し、この検出された電流値を適宜処理することによって溶存酸素の濃度を得ることができる。
【0017】
そして、前記通常の測定を行っているときにおいて、電極部2の感度劣化の度合いを検出するには、切換えスイッチ17を操作して切換え切片17dにより端子17b,17c間を接続して、電圧印加回路8からの出力電圧が作用極6と対極7との間に印加されないようにして、電極部2自身で発生する電流を電流検出回路13によって検出する。この場合、測定試料としての液体は、前記通常の測定のときの液体と同じものである。
【0018】
そして、作用極6と対極7との間に通常の測定電圧を印加して得られるときのセンサ出力(電流値Io )と、作用極6と対極7との間に印加する電圧をゼロに変更した直後から一定時間経過後の電圧を印加しない状態(印加電圧がゼロ)で得られたときのセンサ出力(電流値Is )とを比較し、例えば、両者の比、Is /Ioの測定に耐える測定精度を有するか否かを判定するのである。これを、図2を参照しながら説明する。
【0019】
図2(A),(B)は、ダメージを受けていない正常な電極部2とダメージを受けて感度劣化している異常な電極部2におけるセンサ出力(電流値)を示すもので、これらの図において、符号to は、作用極6と対極7との間に印加する電圧をゼロに変更した時点を示している。この変更時点to から例えば30秒経過後のセンサ出力Isと、変更前におけるセンサ出力Ioとの比をとると、正常な電極部2においては、図2(A)にように、1.19であるのに対し、ダメージを受けた電極部2においては、図2(B)のように、1.23と大きくなっている。つまり、前記Is/Ioの大きさがどの程度であるか、すなわち、作用極6と対極7との間に印加する電圧を通常の測定電圧からセロ電圧に切り換えた時点から一定時間経過後のセンサ出力を、通常の測定時のセンサ出力と比較し、その変化度合いが所定の設定値と比べるなどすることにより、電極部2の感度劣化の有無を検出することができるのである。
【0020】
上述の説明から理解されるように、上記構成の溶存酸素センサにおいては、通常の試料とは別の試料(校正用サンプル)を用いなくても、電極部2の劣化の度合いを検出することができる。そして、この検出結果に基づいて、劣化の予告や警報などを出力させることができるので、測定精度が低下する前に、センサのメンテナンス時期を検知することが可能になる。
【0021】
【0022】
【0023】
図3は、第2の実施の形態を示すもので、この実施の形態においては、図1に示した第1の実施の形態において、帰還抵抗11に、抵抗19とオンオフスイッチ20とを直列接続したものを並列的に設けている。この実施の形態によれば、劣化チェックに際して、オンオフスイッチ20をオフにするとともに、切換えスイッチ17を操作して切換え切片17dにより端子17b,17c間を接続することにより、第1の実施の形態と同様に、作用極6と対極7との間に印加する電圧をゼロにすることができ、また、切換えスイッチ17を操作して切換え切片17dにより端子17a,17c間を接続するとともに、オンオフスイッチ20をオンまたはオフにすることにより、異なる測定電圧を印加することができる。この実施例の動作は、第1の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【0024】
上記第2の実施の形態においても、前記第1の実施の形態と同様の効果を奏することはいうまでもない。
【0025】
ところで、上述した第1〜第2の実施の形態においては、作用極6と対極7とに間に印加する電圧を変更した時点から一定時間経過後のセンサ出力(電流値)を測定し、このセンサ出力と前記電圧変更前のセンサ出力(電流値)と比較し、その変化度合いに基づいて感度劣化の有無を検出するようにしていたが、これに代えて、前記印加される電圧を切り換えた時点からセンサ出力(電流値)が安定するまでの時間を測定し、その安定に要する時間に基づいて感度劣化の有無を検出するようにしてもよい。以下、この第3の実施の形態について、図4を参照しながら説明する。
【0026】
すなわち、図4(A),(B)は、ダメージを受けていない正常な電極部2とダメージを受けている異常な電極部2におけるセンサ出力(電流値)の変化を示すものである。すなわち、作用極6と対極7とに間に印加する電圧をゼロに切り換えた時点からセンサ出力が安定するまでに要する時間を調べたもので、正常な電極部2においては、図4(A)に示すように、印加電圧を所定の電圧からゼロに変更した時点をt1 とすると、この時点t1 から約10秒経過後にはセンサ出力が安定しているが、異常な電極部2においては、図4(B)に示すように、センサ出力が安定するまでに約130秒と、10倍以上も要している。
【0027】
すなわち、作用極6と対極7とに間に印加される電圧を変化したときにおけるセンサ出力が安定するまでの時間を測定し、これが所定の時間より長くなったか否かで感度劣化の検出を行うことができるのである。なお、図4(A),(B)において、t2 は、作用極6と対極7とに間に印加する電圧をゼロから、ある所定の値に変化させた時点を示している。
【0028】
【0029】
また、上述の各実施の形態において、対極7をPbで構成してあってもよい。
【0030】
ところで、上述した各実施例においては、作用極6が所定の測定対象成分を検出しているときに有用であるが、比較的低濃度域の測定時においては、センサ出力(検出される電流出力)が小さく、適用が困難であるが、定期的に校正用試料で感度チェックを行うような場合には、センサ出力が大きくなるので、このときには、劣化チェックモードにセットし、劣化の度合いを判定する機能を持たせるようにしてもよい。
【0031】
上述の実施の形態は、いずれも溶存酸素センサであったが、この発明はこれに限られるものではなく、気体中の酸素を検出するポーラログラフ式ガスセンサや、液体中の他の溶存ガスあるいは気体中の他のガスを検出するポーラログラフ式ガスセンサにも同様に適用できる。
【0032】
【発明の効果】
この発明においては、作用極と対極とに間に印加する電圧を変化させたときにおけるセンサ出力の特性に基づいて感度劣化の有無を検出するようにしているので、従来のように、校正用サンプルを用いる必要がなく、したがって、感度劣化チェックのために測定を長時間中断する必要がなく、所定の感度劣化チェックを非常に簡単にしかも短時間で行うことができる。
【0033】
そして、この発明によれば、ポーラログラフ式ガスセンサの測定精度が低下してしまうより前に、そのメンテナンス時期を予知できるので、メンテナンスに対して予め対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態におけるポーラログラフ式ガスセンサの構成の要部を概略的に示す図である。
【図2】 第1の実施の形態の動作説明図である。
【図3】 第2の実施の形態におけるポーラログラフ式ガスセンサの構成の要部を概略的に示す図である。
【図4】 第2の実施の形態の動作を説明するための図である。
【図5】 従来のポーラログラフ式ガスセンサの構成の要部を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1…センサボディ、3…隔膜、4…室、5…電解液、6…作用極、7…対極、8 …電圧印加回路、17…切換えスイッチ。
Claims (2)
- 一端に測定対象ガスのみを通過させる隔膜によって外部と隔離された室が形成されたセンサボディと、前記室内に、該室内に収容された電解液に浸漬されるように配置された作用極及び対極からなる電極部と、この電極部の作用極と対極との間に電圧を印加する電圧印加回路とを有し、この電圧印加回路から前記作用極と対極との間に電圧を印加したとき、前記隔膜を通過した測定対象ガスの電解により、前記両極間に流れる電流を検出することにより測定対象ガスの濃度を測定するように構成されたポーラログラフ式ガスセンサにおいて、前記電圧印加回路と対極との間に、電圧印加回路によって前記作用極と対極との間に所定の測定電圧を印加して通常の測定を行う状態と、前記電圧印加回路から前記作用極と対極との間に電圧を印加しない状態とに切り換える切換えスイッチを設け、この切換えスイッチを前記作用極と対極との間に電圧を印加しない状態に切り換えた時点から一定時間経過後の電流値と通常の測定時における電流値との比の大きさに基づいて前記電極部の感度劣化の有無を検出するように構成されていることを特徴とするポーラログラフ式ガスセンサ。
- 一端に測定対象ガスのみを通過させる隔膜によって外部と隔離された室が形成されたセンサボディと、前記室内に、該室内に収容された電解液に浸漬されるように配置された作用極及び対極からなる電極部と、この電極部の作用極と対極との間に電圧を印加する電圧印加回路とを有し、この電圧印加回路から前記作用極と対極との間に電圧を印加したとき、前記隔膜を通過した測定対象ガスの電解により両極間に流れる電流を検出することにより測定対象ガスの濃度を測定するように構成されたポーラログラフ式ガスセンサにおいて、前記電圧印加回路と対極との間に、電圧印加回路によって前記作用極と対極との間に所定の測定電圧を印加して通常の測定を行う状態と、前記電圧印加回路から前記作用極と対極との間に電圧を印加しない状態とに切り換える切換えスイッチを設け、この切換えスイッチを前記作用極と対極との間に電圧を印加しない状態に切り換えた時点から電流値が安定するまでの時間を測定し、その電流値が安定するまでに要する時間に基づいて前記電極部の感度劣化の有無を検出するように構成されていることを特徴とするポーラログラフ式ガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23336897A JP3842875B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | ポーラログラフ式ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23336897A JP3842875B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | ポーラログラフ式ガスセンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1164268A JPH1164268A (ja) | 1999-03-05 |
JP3842875B2 true JP3842875B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=16954045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23336897A Expired - Fee Related JP3842875B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | ポーラログラフ式ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3842875B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030017878A (ko) * | 2001-08-23 | 2003-03-04 | 박종욱 | 건드림 전압의 회복속도에 의한 고체 전해질 화학센서의신뢰성 진단방법 |
-
1997
- 1997-08-13 JP JP23336897A patent/JP3842875B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1164268A (ja) | 1999-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5611909A (en) | Method for detecting source of error in an amperometric measuring cell | |
US4822456A (en) | Ion measuring apparatus and monitoring system | |
US5202637A (en) | Fault detection in electrochemical gas sensing equipment | |
US6428684B1 (en) | Method and apparatus for diagnosing the condition of a gas sensor | |
EP0892265B1 (en) | Gas sensor | |
EP2239562B1 (en) | Checking electrochemical gas sensors | |
US3718568A (en) | Electrochemical sensor instrumentation | |
US4900422A (en) | System for monitoring and reporting the operability and calibration status of a dissolved oxygen sensor | |
US6290829B1 (en) | Gas sensor | |
US4377446A (en) | Carbon dioxide measurement | |
CA3005273C (en) | Sensor interrogation with fast recovery | |
KR20010012148A (ko) | 전기 화학적 감지 회로 | |
US4961163A (en) | System for monitoring and reporting the operability and calibration status of a pH sensor | |
JPS62116248A (ja) | ガスモニタ−回路 | |
US7175753B2 (en) | Process and device for monitoring the hydrogen concentration | |
US4452672A (en) | Process and apparatus for polarographic determination of oxygen and carbon dioxide | |
JP3842875B2 (ja) | ポーラログラフ式ガスセンサ | |
JP3424611B2 (ja) | 電気化学センサ装置及びこれを用いた測定方法 | |
JP2022536720A (ja) | 毛細管制限型のセンサへの問い合わせ | |
US7794575B2 (en) | Monitoring of gas sensors | |
JPH11241977A (ja) | 流体濃度測定装置 | |
US8736274B2 (en) | Method and apparatus for diagnosing electrochemical sensor | |
WO2005047880A1 (ja) | 水質計 | |
JP3351508B2 (ja) | 電気化学式ガス濃度測定装置 | |
JPS6097247A (ja) | 流体の連続濃度測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040401 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051004 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060808 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060811 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120818 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120818 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |