JP4151057B2 - 定電位電解式ガスセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定電位電解式ガスセンサに関するものであり、特に一酸化炭素、硫化水素等を検知する定電位電解式ガスセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
定電位電解式ガスセンサは、非常に高感度で、選択性があり、精度が高いので、人体に有害なガスや引火して爆発を起こす危険性の高いガスの検出用に、工事現場や工場において使用されてきた。
【０００３】
まず、従来の定電位電解式ガスセンサの構造を説明する。図２は従来の円筒形定電位電解式ガスセンサの断面構造を示したものである。
【０００４】
図２おいて、１はプラスチック製ケース、２はガス透過性多孔質プラスチック膜からなる隔膜、３はＯリング、４は中蓋、５はキャップ、６は作用電極である。プラスチック製ケース１の一端に隔膜２を取付け、隔膜２の上にＯリング３を置き、その上から中蓋４をキャップ５で押し込んで、プラスチック製ケース１に隔膜２を固定していた。ガス透過性多孔質プラスチック膜からなる隔膜２のすぐ内側に取り付けられた作用電極６は白金やパラジウム等の触媒からなる。
【０００５】
また、７は電解液保持体、８は電解液、９は対極、１０は参照電極である。プラスチック製ケース１の内部に設けた電解液保持体７は電解液８で満たされている。電解液保持体７を挟んで作用電極６の反対側には、対極９および参照電極１０が置かれている。電解液保持体７により、センサが姿勢変動しても電極間に電解液８が供給されるようになっている。
【０００６】
つぎに、定電位電解式ガスセンサの作動原理を、一酸化炭素センサを例として説明する。一酸化炭素センサにおいてはつぎのような反応が生じる。ガス透過性多孔質プラスチック膜を透過した一酸化炭素ガスは、作用電極において（１）式に従って酸化される。一方、対極では酸素の還元反応（２）式が進行するため、（３）式の総括反応が起こる。この時、作用電極と対極の間に流れる電流を測定することによって、一酸化炭素の濃度を知ることができる。
【０００７】
作用極：ＣＯ ＋ Ｈ₂Ｏ → ＣＯ₂ ＋ ２Ｈ⁺ ＋ ２ｅ^- （１）
対極 ：１／２Ｏ₂ ＋ ２Ｈ⁺ ＋ ２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ （２）
全反応：ＣＯ ＋ １／２Ｏ₂ → ＣＯ₂ （３）
従来の定電位電解式ガスセンサにおいては、ケース内部に保持される電解液の流失を防ぐと同時に、作用極へのガス供給をガス透過性多孔質プラスチック膜を透過することのみに限定することで測定精度を維持しているために、隔膜とケース間に隙間ができないように、隔膜はケースに密着されていた。従来、この密着方法としては、Ｏリングやゴムパッキンを用いて隔膜をセンサ本体であるプラスチック製ケースに圧接されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の定電位電解式ガスセンサの隔膜部はＯリング等を用いてシールされていたために、構造が複雑となり形状が大きくなるという問題があった。また、Ｏリングの締め付け方により、シールが不十分となり、液漏れの不安があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、隔膜とプラスチック製ケースのシールにＯリングやゴムパッキン等を用いずに、中蓋の代わりに隔膜押さえ部材を使用し、超音波溶着または接着によって隔膜押さえ部材をプラスチック製ケースに直接固着して、隔膜とプラスチック製ケースを圧接する方法を用いるものである。
すなわち、請求項１の発明は、作用電極、対極、参照電極、電解液、電解液保持体、ガス透過性隔膜を備え、隔膜押さえ部材とケースの間に前記ガス透過性隔膜を配置し、前記ガス透過性隔膜に接して前記作用電極を配置してなる円筒形定電位電解式ガスセンサにおいて、前記電解液を保持した前記電解液保持体を挟んで前記作用電極の反対側に、前記対極および前記参照電極を配置し、前記円筒形隔膜押さえ部材と前記ケースの間に配置した前記ガス透過性隔膜を、前記円筒形隔膜押さえ部材の前記ガス透過性隔膜よりも外周部を直接前記ケースに固着することにより、前記ガス透過性隔膜を前記ケースに圧接して前記ガス透過性隔膜と前記ケースとをシールすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例にかかる円筒形定電位電解式一酸化炭酸センサの断面構造を示す図である。
【００１２】
図１において、記号１〜１０は図２と同じものを示している。本発明になる電位電解式一酸化炭酸センサにおいては、隔膜押さえ部材１１をプラスチック製ケース１に１２の位置で超音波溶着で固着することにより、ガス透過性多孔質プラスチィック膜からなる隔膜２をプラスチック製ケース１に圧接した。その後、プラスチック製ケースを１３の位置で接着あるいは溶着して、ガスセンサを完成させた。
【００１３】
なお、図２の場合と同様に、隔膜２に接して貴金属触媒からなる作用電極６が置かれ、電解液８を保持した電解液保持体７を挟んで作用電極６の反対側には、対極９および参照極１０が置かれている。
【００１４】
図１に示した本発明になる定電位電解式一酸化炭素センサをＡとし、図２に示したリングを用いた従来の定電位電解式一酸化炭素センサをＢとしたとき、センサＢの外径をφ３０とすると内容積が同じ場合センサＡの外径はφ２０ですむ。
【００１５】
また、それぞれのセンサを３０個ずつ用いて−２０℃←→６０℃のヒートサイクル試験を１０回行い、センサの液漏れを調べた。その結果、センサＡは液漏れがなかったが、センサＢは隔膜シール部からの液漏れが３個あった。
【００１６】
なお、本発明になる定電位電解式一酸化炭素センサの測定精度は、従来の定電位電解式一酸化炭素センサと同じであった。
【００１７】
また、実施例においては、隔膜押さえ部材とプラスチック製ケースを直接固着する方法として超音波溶着法を使用したが、溶着方法はこの方法に限られるものではなく、レーザー溶接等の種々の溶着方法を使用することができる。
【００１８】
また、隔膜押さえ部材とプラスチック製ケースの固着方法は溶着法に限定されるものではなく、隔膜押さえ部材とプラスチック製ケースに接着可能な材質を使用した場合には、接着剤を使用して接着法により固着してもよい。ただし、接着剤を使用する場合には、接着剤に使用されている有機溶媒によって、作用電極に取り付けられている貴金属触媒が被毒されるおそれがある。そのため、組み立て順序としては、まずガス透過性隔膜を隔膜押さえ部材とプラスチック製ケースの間に配置し、隔膜押さえ部材とプラスチック製ケースを接着し、接着剤の有機溶媒を完全に取り除いた後、作用電極をとりつけなければならない。
【００１９】
さらに、本発明になる定電位電解式ガスセンサの例として定電位電解式一酸化炭素センサについて述べたが、本発明になる定電位電解式ガスセンサの構造は、一酸化炭素以外の、例えば硫化水素等の、あらゆるガスセンサに応用可能である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明になる定電位電解式ガスセンサは、ガス透過性多孔質プラスチックからなる隔膜を、隔膜押さえ部材をセンサ本体であるプラスチック製ケースに超音波溶着または接着法で直接固着することにより、Ｏリングやパッキン等を用いずに隔膜とプラスチック製ケースをシールできる。
【００２１】
その結果、部品点数が減り、構造が簡単となり、形状が小さくでき、量産に向いた構造となる。また、隔膜の圧接力が一定となるので、長期に渡り隔膜のシールが確実となり、液漏れもなく、信頼性の向上が計れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる定電位電解式一酸化炭素センサの断面構造を示す図。
【図２】従来の定電位電解式一酸化炭素センサの断面構造を示す図。
【符号の説明】
１ プラスチック製ケース
２ ガス透過性多孔質プラスチック膜からなる隔膜
３ Ｏリング
４ 中蓋
５ キャップ
６ 作用電極
７ 電解液保持体
８ 電解液
９ 対極
１０ 参照電極
１１ 隔膜押さえ部材
１２ 超音波溶着部
１３ プラスチック製ケースの接着部

Claims (1)

1. 作用電極、対極、参照電極、電解液、電解液保持体、ガス透過性隔膜を備え、隔膜押さえ部材とケースの間に前記ガス透過性隔膜を配置し、前記ガス透過性隔膜に接して前記作用電極を配置してなる円筒形定電位電解式ガスセンサにおいて、前記電解液を保持した前記電解液保持体を挟んで前記作用電極の反対側に、前記対極および前記参照電極を配置し、前記円筒形隔膜押さえ部材と前記ケースの間に配置した前記ガス透過性隔膜を、前記円筒形隔膜押さえ部材の前記ガス透過性隔膜よりも外周部を直接前記ケースに固着することにより、前記ガス透過性隔膜を前記ケースに圧接して前記ガス透過性隔膜と前記ケースとをシールすることを特徴とする円筒形定電位電解式ガスセンサ。

Images