JP6517423B1 - Constant potential electrolysis type gas sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、オゾンガスによる干渉を抑制し、検知対象ガスの選択性を高めた定電位電解式ガスセンサを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の定電位電解式ガスセンサは、検知対象ガスを検知するための電極2と、電極2に接触する電解液3と、電極2および電解液3を収容する容器4とを備える定電位電解式ガスセンサ1であって、容器4は、検知対象ガスを含む測定対象ガスが容器4内に流入するための流入口41を備え、流入口41には、オゾンガス除去手段7として、活性炭およびシリカゲルを含まず、測定対象ガスの吸着能の低いオゾンガス除去手段7のみが設けられることを特徴とする。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a constant potential electrolysis type gas sensor in which interference by ozone gas is suppressed and selectivity of a detection target gas is enhanced. A constant potential electrolytic gas sensor according to the present invention includes an electrode 2 for detecting a gas to be detected, an electrolytic solution 3 in contact with the electrode 2, and a container 4 for containing the electrode 2 and the electrolytic solution 3. The container 4 is provided with an inlet 41 for the gas to be measured including the gas to be detected to flow into the container 4, and activated carbon as ozone gas removing means 7 in the inlet 41. It is characterized in that only the ozone gas removing means 7 having a low adsorption capacity of the gas to be measured is provided without containing silica gel. [Selected figure] Figure 1
Description
本発明は、定電位電解式ガスセンサに関する。 The present invention relates to a constant potential electrolysis type gas sensor.
ジボランガスなどの毒性ガスは、高圧ガス保安法により許容濃度が定められており、たとえばジボランガスは、0.1ppmと定められている。したがって、毒性ガスが使用される作業環境においては、許容濃度以下に毒性ガスの濃度を管理する必要がある。その目的のために、毒性ガスの許容濃度以下の感度を有するガスセンサが求められる。 The toxic gas such as diborane gas has an allowable concentration determined by the High Pressure Gas Safety Act, for example, 0.1 ppm of diborane gas. Therefore, in the working environment where toxic gas is used, it is necessary to control the concentration of toxic gas below the allowable concentration. For that purpose, a gas sensor having sensitivity below the permissible concentration of toxic gas is required.
低濃度の毒性ガスなどの検知対象ガスを検知するためのガスセンサとして、たとえば特許文献1に開示されるような定電位電解式ガスセンサが用いられる。定電位電解式ガスセンサは、電解液中での検知対象ガスの電気化学反応を利用して、検知対象ガスを検知する。定電位電解式ガスセンサは、高感度であり、ppbレベルの濃度の検知対象ガスを検知することができる。
As a gas sensor for detecting a detection target gas such as a low concentration toxic gas, for example, a constant potential electrolytic gas sensor as disclosed in
ところが、定電位電解式ガスセンサを用いてppbレベルの濃度の検知対象ガスを検知しようとすると、大気中にオゾンガスがほぼ同レベルの濃度で存在しているため、検知対象ガスに関連する信号の強度に対して無視できない強度のオゾンガス信号が測定されてしまう。したがって、低濃度の検知対象ガスを検知する場合には、オゾンガスの干渉を抑制し、検知対象ガスの選択性を高める必要がある。 However, when trying to detect the detection target gas of ppb level concentration using a constant potential electrolysis type gas sensor, since ozone gas exists in the atmosphere at almost the same level concentration, the intensity of the signal related to the detection target gas However, an ozone gas signal with an intensity that can not be ignored is measured. Therefore, when detecting a low concentration detection target gas, it is necessary to suppress the interference of ozone gas and to improve the selectivity of the detection target gas.
たとえば、定電位電解式ガスセンサでは、検知対象ガス以外の干渉ガスをフィルタリングするために、活性炭を含むガスフィルタが用いられることがある。しかし、活性炭を含むガスフィルタは、ガス吸着能が高く、干渉ガスだけでなく検知対象ガスも吸着する。したがって、定電位電解式ガスセンサは、活性炭を含むガスフィルタを使用することで、オゾンガスに対する感度が下がるとともに、検知対象ガスの感度も下がるために、検知対象ガスの選択性を高めることができない。 For example, in a potentiostatic gas sensor, a gas filter including activated carbon may be used to filter out interference gases other than the gas to be detected. However, the gas filter containing activated carbon has high gas adsorption capacity, and adsorbs not only the interference gas but also the detection target gas. Therefore, since the sensitivity to ozone gas is lowered and the sensitivity of the gas to be detected is lowered by using the gas filter containing activated carbon, the constant potential electrolytic gas sensor can not improve the selectivity of the gas to be detected.
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、オゾンガスによる干渉を抑制し、検知対象ガスの選択性を高めた定電位電解式ガスセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a constant potential electrolysis type gas sensor in which interference by ozone gas is suppressed and selectivity of a detection target gas is enhanced.
本発明の定電位電解式ガスセンサは、検知対象ガスを検知するための電極と、前記電極に接触する電解液と、前記電極および前記電解液を収容する容器とを備える定電位電解式ガスセンサであって、前記容器は、前記検知対象ガスを含む測定対象ガスが前記容器内に流入するための流入口を備え、前記流入口には、オゾンガス除去手段として、活性炭およびシリカゲルを含まず、前記測定対象ガスの吸着能の低いオゾンガス除去手段のみが設けられることを特徴とする。 The constant potential electrolysis gas sensor according to the present invention is a constant potential electrolysis gas sensor including an electrode for detecting a gas to be detected, an electrolytic solution in contact with the electrode, and a container for containing the electrode and the electrolytic solution. The container is provided with an inlet for allowing the gas to be measured including the gas to be detected to flow into the container, and the inlet does not contain activated carbon and silica gel as ozone gas removal means, and the object to be measured is It is characterized in that only ozone gas removing means with low gas adsorption capacity is provided.
また、前記流入口における前記容器の内部側には、前記電解液が前記流入口から前記容器外に流出するのを防止する隔膜が設けられ、前記オゾンガス除去手段は、前記隔膜より前記流入口における前記容器の外部側に設けられることが好ましい。 Further, a diaphragm is provided on the inner side of the container at the inlet so as to prevent the electrolytic solution from flowing out of the container from the inlet, and the ozone gas removing means is disposed at the inlet from the diaphragm. Preferably, it is provided on the outer side of the container.
また、前記オゾンガス除去手段が、金属製フィルタを含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said ozone gas removal means contains a metal filter.
また、前記オゾンガス除去手段が、フッ素樹脂製フィルタを含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said ozone gas removal means contains the filter made from a fluororesin.
また、前記オゾンガス除去手段が、金属製フィルタおよびフッ素樹脂製フィルタを含み、前記フッ素樹脂製フィルタおよび前記金属製フィルタが、前記流入口の上流側から下流側に向けて順に配置されることが好ましい。 Further, it is preferable that the ozone gas removing unit includes a metal filter and a filter made of a fluorine resin, and the filter made of a fluorine resin and the filter made of metal are disposed in order from upstream to downstream of the inflow port. .
本発明によれば、オゾンガスによる干渉を抑制し、検知対象ガスの選択性を高めた定電位電解式ガスセンサを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the interference by ozone gas can be suppressed and the constant potential electrolysis type gas sensor which raised the selectivity of detection object gas can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る定電位電解式ガスセンサを説明する。ただし、以下に示す実施形態は一例であり、本発明の定電位電解式ガスセンサは以下の例に限定されることはない。 Hereinafter, a constant potential electrolysis gas sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the embodiment shown below is an example, and the constant potential electrolysis gas sensor of the present invention is not limited to the following examples.
本実施形態の定電位電解式ガスセンサ1は、図1に示されるように、検知対象ガスを検知するための電極2と、電極2に接触する電解液3と、電極2および電解液3を収容する容器4とを備える。定電位電解式ガスセンサ1は、たとえば、モノシラン、ジシラン、アルシン、ホスフィン、ジボラン、モノゲルマン、セレン化水素といった特殊高圧ガスを検知するために好適に用いることができるが、特に限定されることはなく、一酸化炭素、一酸化窒素、水素、メタン、三フッ化窒素などの他のガスを検知するためにも用いることができる。
As shown in FIG. 1, the constant potential electrolysis
定電位電解式ガスセンサ1は、たとえば、図2に示されるように、ガス導入口Iを介して測定対象ガスを吸引する吸引ポンプなどのガス吸引手段Pを備える吸引式ガス検知器Dに組み込んで使用することができる。ガス吸引手段Pおよび定電位電解式ガスセンサ1を備える吸引式ガス検知器Dは、ガス吸引手段Pにより、測定環境に配置されたガス導入口Iを介して測定環境中の検知対象ガスを含む測定対象ガスを吸引し、測定対象ガスを後述する容器4の流入口41に所定の流速で導き、定電位電解式ガスセンサ1により、測定対象ガス中の検知対象ガスを検知する。吸引式ガス検知器Dは、ガス導入口Iを自在に配置することができるので、定電位電解式ガスセンサ1から離間した位置にある測定環境にガス導入口Iを配置して、その測定環境中の検知対象ガスを検知することができる。ただし、定電位電解式ガスセンサ1は、吸引式ガス検知器Dに組み込まれることなく、他のガス検知器に組み込まれて使用されてもよい。そして、定電位電解式ガスセンサ1は、ガス吸引手段Pを用いることなく、測定環境に直接配置されて、測定環境中の自然対流によって、容器4の流入口41に測定対象ガスが導かれてもよい。
For example, as shown in FIG. 2, the constant potential
電極2は、電解液3に接触するように配置され、電解液3中に流入した測定対象ガス中の検知対象ガスを検知するように構成されている。電極2は、本実施形態では、図1に示されるように、検知対象ガスを電気化学反応させる反応極21と、反応極21に対する対極22と、反応極21の電位の基準となる参照極23とを備えている。反応極21、対極22および参照極23は、電解液3に接触するように容器4内に配置され、たとえば、図示しない公知のポテンショスタットなどの制御手段にリード線を介して接続される。
The
反応極21は、参照極23の電位を基準として一定の電圧が印加されて、検知対象ガスに電気化学反応を生じさせる電極である。反応極21は、本実施形態では、図1に示されるように、電解液3に接触するように、後述する隔膜5上に形成される。反応極21は、たとえば、公知の電極材料により作製されたペーストを隔膜5上に塗布・焼成して、形成することができる。反応極21を構成する電極材料は、たとえばカーボン系触媒など、検知対象となるガスの種類や使用する電解液などに応じて適宜選択することができる。
The
対極22は、反応極21での検知対象ガスの電気化学反応に対応して、別の電気化学反応を生じさせる電極である。対極22は、本実施形態では、図1に示されるように、電解液3に接触するように、後述する隔膜6上に形成され、電解液3を介して反応極21に対向して配置される。対極22は、たとえば、公知の電極材料により作製されたペーストを隔膜5上に塗布・焼成して、形成することができる。対極22を構成する電極材料は、たとえばカーボン系触媒など、検知対象となるガスの種類や使用する電解液などに応じて適宜選択することができる。
The
参照極23は、反応極21の電位の基準となる電極である。参照極23は、本実施形態では、図1に示されるように、電解液3に接触するように、隔膜6上に形成され、対極22とともに、電解液3を介して反応極21に対向して配置される。参照極23は、たとえば、隔膜6上に固定された銀線として構成することができる。ただし、参照極23を構成する電極材料は、特に限定されることはなく、検知対象となるガスの種類や使用する電解液などに応じて適宜選択することができる。
The
本実施形態の定電位電解式ガスセンサ1では、反応極21に、参照極23の電位を基準として一定の電圧が印加され、参照極23との間に一定の電位差が付加される。参照極23との間に一定の電位差が付加された反応極21は、反応極21に接触する電解液3中に流入した検知対象ガスに電気化学反応を生じさせる。検知対象ガスの電気化学反応が生じると、その電気化学反応に対応して、対極22側においても別の電気化学反応が生じる。反応極21および対極22において生じる電気化学反応の結果として、反応極21と対極22との間に電解電圧が生じ、電解電流が流れるが、その電解電圧および/または電解電流を検知することで、検知対象ガスを検知することができ、電解電圧および/または電解電流の大きさに応じて検知対象ガスの濃度を求めることができる。
In the constant potential
電解液3は、電気伝導性を有する溶液である。電解液3は、電極2に接触するように容器4内に収容される。電解液3としては、検知しようとする検知対象ガスの種類や、検知のために使用する電極2の種類などに応じて適宜選択することができ、たとえば硫酸やリン酸などの酸性水溶液や、臭化リチウムや塩化カルシウムなどの中性塩水溶液などを用いることができる。
The
容器4は、電極2および電解液3を収容する部材である。容器4は、本実施形態では、図1に示されるように、検知対象ガスを含む測定対象ガスが容器4内に流入するための流入口41と、流入口41と連通し、電解液3を収容する電解液収容部42と、電解液収容部42と連通し、電解液収容部42内のガスが容器4外に流出するための流出口43とを備えている。
The container 4 is a member for containing the
流入口41は、図1に示されるように、容器4の外部と接続する一方側の端部41aの開口と、容器4内の電解液収容部42と接続する他方側の端部41bの開口との間で延び、一方側の端部41aの開口から他方側の端部41bの開口に向かって測定対象ガスが流れるように配置されている。本実施形態では、流入口41の一部は、後述する隔膜5を容器4に固定するための流入側蓋部材44の内部に形成された内腔として構成される。
As shown in FIG. 1, the
流出口43は、図1に示されるように、容器4内の電解液収容部42と接続する一方側の端部43aの開口と、容器4の外部と接続する他方側の端部43bの開口との間で延び、一方側の端部43aの開口から他方側の端部43bの開口に向かってガスが流れるように配置されている。本実施形態では、流出口43の一部は、後述する隔膜6を容器4に固定するための流出側蓋部材46の内部に形成された内腔として構成される。
As shown in FIG. 1, the
電解液収容部42は、図1に示されるように、流入口41の他方側の端部41bの開口と接続されて、流入口41を介して容器4外の測定対象ガスが内部に流入し、流出口43の一方側の端部43aの開口と接続されて、電解液収容部42内のガスが容器4外に流出するように構成されている。本実施形態では、流入口41における容器4の内部側(他方の端部41b側)には、電解液3が流入口41から容器4外に流出するのを防止する隔膜5が設けられている。また、流出口43における容器4の内部側(一方の端部43a側)には、電解液3が流出口43から容器4外に流出するのを防止する隔膜6が設けられている。隔膜5、6はそれぞれ、電解液収容部42内の電解液3が流入口41/流出口43を介して容器4の外部に流出するのを防止する一方で、測定対象ガスが容器4の外部から電解液収容部42内に流入する/電解液収容部42内のガスが容器4の外部に流出するのを許容する。したがって、電解液収容部42は、電解液収容部42に接続する流入口41および流出口43が隔膜5、6により液密に閉鎖されることで、内部に電解液3を収容可能であり、隔膜5、6がガスの通過を許容することで、内部にガスが流入可能であり、内部からガスが流出可能である。
As shown in FIG. 1, the electrolyte
隔膜5は、本実施形態では、図1に示されるように、反応極21が積層されて、反応極21が電解液収容部42側に面し、隔膜5が流入口41の一方の端部41a側に面するように配置されて、Oリング45などの公知の密封手段を介して、流入側蓋部材44によって固定される。また、隔膜6は、対極22および参照極23が積層されて、対極22および参照極23が電解液収容部42側に面し、隔膜6が流出口43の他方の端部43b側に面するように配置されて、Oリング47などの公知の密封手段を介して、流出側蓋部材46によって固定される。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, in the
隔膜5、6は、電解液3の通過を防止し、ガスの通過を許容することができればよく、その構成は特に限定されない。隔膜5、6としては、たとえば、撥水性を有する多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムを用いることができる。なお、隔膜5、6は、電解液収容部42に対する流入口41および流出口43の配置に応じて、適宜省略することが可能である。その場合、反応極21、対極22および参照極23は、隔膜5、6に設けられることなく、独立して容器4に収容される。
The
容器4は、電極2および電解液3を収容して保持する強度を有していればよく、たとえばポリカーボネート、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなどの公知の樹脂材料を用いて形成することができる。
The container 4 only needs to have strength to accommodate and hold the
定電位電解式ガスセンサ1は、図1に示されるように、流入口41に設けられるオゾンガス除去手段7を備えている。オゾンガス除去手段7は、検知対象ガスの通過を許容し、測定対象ガスに含まれるオゾンガスを除去する。オゾンガス除去手段7は、流入口41に設けられて、測定対象ガスに含まれるオゾンガスを除去することにより、電解液収容部42に収容される電解液3内へのオゾンガスの流入を抑制することができる。したがって、定電位電解式ガスセンサ1は、オゾンガスによる干渉を抑制し、検知対象ガスの選択性を高めることができる。
As shown in FIG. 1, the constant potential
オゾンガス除去手段7は、流入口41に設けられ、検知対象ガスの少なくとも一部の通過を許容し、測定対象ガスに含まれるオゾンガスの少なくとも一部を除去することができれば、流入口41内の設けられる位置は特に限定されない。オゾンガス除去手段7は、たとえば、図1に示されるように、隔膜5より流入口41における容器4の外部側、すなわち流入口41における隔膜5の上流側に設けられてもよい。オゾンガス除去手段7が隔膜5の上流側に設けられることで、流入口41に流入した測定対象ガスが隔膜5に到達する前に測定対象ガスに含まれるオゾンガスを除去することができ、それによって電解液収容部42に収容される電解液3内へのオゾンガスの流入をより確実に抑制することができる。
The ozone gas removing means 7 is provided in the
オゾンガス除去手段7は、少なくとも検知対象ガスの通過する割合がオゾンガスの通過する割合よりも大きくなるように、検知対象ガスの少なくとも一部の通過を許容し、測定対象ガスに含まれるオゾンガスの少なくとも一部を除去することができればよく、その構成は特に限定されることはない。オゾンガス除去手段7は、たとえば測定対象ガス(特に検知対象ガス)の吸着能が低く、オゾンガスの分解を促進するフィルタであってもよい。ここで、オゾンガスは、分解しやすい性質を有しているために、フィルタなどの対象物に衝突して反応することで容易に分解する。したがって、オゾンガス除去手段7として、測定対象ガスの吸着能が低いフィルタを用いることで、オゾンガス以外のガス(特に検知対象ガス)の吸着を抑制しながら、オゾンガスの衝突・反応による分解を促進することができる。 The ozone gas removing means 7 allows passage of at least a part of the detection target gas so that at least the ratio of passage of the detection target gas is greater than the ratio of passage of the ozone gas, and at least one of the ozone gas contained in the measurement target gas. The configuration is not particularly limited as long as the part can be removed. The ozone gas removing means 7 may be, for example, a filter that has a low adsorption capacity for the gas to be measured (particularly the gas to be detected) and promotes the decomposition of the ozone gas. Here, since the ozone gas has the property of being easily decomposed, it is easily decomposed by colliding with and reacting with an object such as a filter. Therefore, by using a filter having a low adsorption capacity of the gas to be measured as the ozone gas removing means 7, it is possible to promote the decomposition of the ozone gas by collision or reaction while suppressing the adsorption of the gas other than the ozone gas (especially the gas to be detected). Can.
オゾンガス除去手段7は、測定対象ガスの吸着能を低く抑える目的で、活性炭およびシリカゲルを含まないことが好ましい。オゾンガス除去手段7は、活性炭およびシリカゲルを含まないことにより、測定対象ガスの吸着をより抑え、ひいては検知対象ガスの吸着をより抑えることができるので、検知対象ガスの検知感度が低下するのをより抑制しながら、オゾンガスの干渉を抑制することができる。したがって、オゾンガス除去手段7として、活性炭およびシリカゲルを含まず、測定対象ガスの吸着能の低いオゾンガス除去手段7のみが流入口41に設けられることが好ましい。
It is preferable that the ozone gas removal means 7 does not contain activated carbon and silica gel in order to reduce the adsorption capacity of the gas to be measured. The ozone gas removing means 7 can further suppress the adsorption of the gas to be measured and can further suppress the adsorption of the gas to be detected by not containing activated carbon and silica gel, thereby further reducing the detection sensitivity of the gas to be detected. While suppressing, interference of ozone gas can be suppressed. Therefore, it is preferable that only the ozone gas removing means 7 having a low adsorption capacity of the gas to be measured is provided at the
オゾンガス除去手段7は、たとえば、図1に示されるように、フッ素樹脂製フィルタ71および/または金属製フィルタ72を含んでいてもよい。フッ素樹脂製フィルタ71および金属製フィルタ72はいずれも、測定対象ガスの吸着能が低く、オゾンガスの分解を促進することが可能である。オゾンガス除去手段7は、フッ素樹脂製フィルタ71および金属製フィルタ72のいずれかを含んでいてもよいが、フッ素樹脂製フィルタ71および金属製フィルタ72の両方を含んでいてもよい。オゾンガス除去手段7がフッ素樹脂製フィルタ71および金属製フィルタ72の両方を含む場合は、たとえば、図1に示されるように、フッ素樹脂製フィルタ71および金属製フィルタ72が、流入口41の上流側から下流側に向けて順に配置されることが好ましい。フッ素樹脂製フィルタ71を上流側に、金属製フィルタ72を下流側に設けることで、測定対象ガスに含まれるオゾンガスの除去をより効率的に行なうことができる。これは、フッ素樹脂製フィルタ71の有するガス拡散機能と、金属製フィルタ72の有するオゾンガス反応分解機能とがバランスよく機能するからではないかと考えられる。つまり、フッ素樹脂製フィルタ71が上流側に配置されることで、フッ素樹脂製フィルタ71により測定対象ガスが拡散され、測定対象ガスがランダムな方向を向いて金属製フィルタ72に向かって流れるので、測定対象ガスに含まれるオゾンガスが金属製フィルタ72に衝突する確率が高くなって、より多くのオゾンガスを分解・除去することができるものと考えられる。
The ozone gas removal means 7 may include, for example, a filter made of a fluorocarbon resin 71 and / or a filter made of a metal 72 as shown in FIG. The fluorine resin filter 71 and the metal filter 72 both have low adsorption ability of the gas to be measured, and can promote the decomposition of the ozone gas. The ozone gas removal means 7 may include either the fluororesin filter 71 and the metal filter 72, but may include both the fluororesin filter 71 and the metal filter 72. When the ozone gas removing means 7 includes both the filter 71 made of fluorine resin and the filter 72 made of metal, for example, as shown in FIG. 1, the filter 71 made of fluorine resin and the filter 72 made of metal are located upstream of the
フッ素樹脂製フィルタ71は、フッ素樹脂により形成される、ガスが通過可能な多孔質部材である。フッ素樹脂製フィルタ71は、フッ素樹脂により形成されることで、測定対象ガスの吸着が抑えられている。したがって、フッ素樹脂製フィルタ71は、測定対象ガスの吸着を抑えながら、オゾンガスの衝突による分解を促進することができる。フッ素樹脂製フィルタ71としては、ガスが通過可能な複数の貫通孔を有していればよく、たとえば繊維状の多孔質フィルムを用いることができる。フッ素樹脂製フィルタ71に使用されるフッ素樹脂としては、測定対象ガスの吸着が抑制されるものであればよく、特に限定されることはないが、たとえばポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロエチレンプロペンコポリマーなどを用いることができる。 The fluorine resin filter 71 is a porous member formed of a fluorine resin, through which gas can pass. The fluorine resin filter 71 is formed of a fluorine resin to suppress adsorption of the gas to be measured. Therefore, the fluorine resin filter 71 can promote decomposition due to collision of ozone gas while suppressing adsorption of the gas to be measured. As the fluororesin filter 71, a plurality of through holes through which gas can pass may be used, and for example, a fibrous porous film can be used. The fluorine resin used for the fluorine resin filter 71 is not particularly limited as long as adsorption of the gas to be measured is suppressed, and examples thereof include polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxyalkane, and peroxy Fluoroethylene propene copolymers and the like can be used.
金属製フィルタ72は、金属により形成される、ガスが通過可能な多孔質部材である。金属製フィルタ72は、金属により形成されることで、衝突するオゾンガスの分解反応を促進する。金属製フィルタ72としては、ガスが通過可能な複数の貫通孔を有していればよく、たとえば金属製のメッシュやパンチングメタルなどを用いることができる。また、金属製フィルタ72を構成する金属としては、測定対象ガスの吸着を抑制することができ、オゾンガスの分解反応を促進することができるものであればよく、特に限定されることはないが、たとえばステンレス、アルミ、銅などを用いることができ、ガスの吸着がより抑制される緻密な酸化膜が表面に形成されるステンレスを好適に用いることができる。 The metal filter 72 is a porous member made of metal and through which gas can pass. The metal filter 72 is formed of a metal to promote the decomposition reaction of the colliding ozone gas. The metal filter 72 may have a plurality of through holes through which gas can pass, and for example, a metal mesh or a punching metal can be used. The metal constituting the metal filter 72 is not particularly limited as long as it can suppress the adsorption of the gas to be measured and can promote the decomposition reaction of the ozone gas. For example, stainless steel, aluminum, copper or the like can be used, and stainless steel having a dense oxide film formed on the surface to which adsorption of gas is further suppressed can be suitably used.
金属製フィルタ72は、オゾンガス反応分解能力を維持しながら、検知対象ガスの分解反応を抑制するために、測定対象ガスとの適度な接触時間が確保できるような厚さに設定することができる。たとえば、検知対象ガスの分解反応を抑制するという観点では、金属製フィルタ72は、測定対象ガス、特に検知対象ガスとの接触時間ができるだけ短くなるように薄く形成することが好ましい。その場合、短い接触時間でオゾンガスの分解効率を上げるために、上述したように、金属製フィルタ72の上流側に、オゾンガスや検知対象ガスの分解能力が相対的に小さいフッ素樹脂製フィルタ71を設けることで、測定対象ガス、特にオゾンガスを拡散(分散)させて、オゾンガスとの接触確率を高めてもよい。また、金属製フィルタ72と測定対象ガスとの間の適度な接触時間を確保するために、上流側にフッ素樹脂製フィルタ71を設けることにより、測定対象ガスの拡散速度を制御して、接触時間を調整することもできる。 The metal filter 72 can be set to a thickness such that an appropriate contact time with the gas to be measured can be secured in order to suppress the decomposition reaction of the gas to be detected while maintaining the ozone gas reaction decomposition ability. For example, from the viewpoint of suppressing the decomposition reaction of the detection target gas, the metal filter 72 is preferably formed thin so that the contact time with the measurement target gas, particularly the detection target gas, is as short as possible. In that case, in order to increase the decomposition efficiency of the ozone gas in a short contact time, as described above, the filter 71 made of fluorine resin having a relatively small ability to decompose the ozone gas and the gas to be detected is provided upstream of the metal filter 72 Thus, the contact probability with the ozone gas may be increased by diffusing (dispersing) the gas to be measured, in particular the ozone gas. Also, in order to ensure a proper contact time between the metal filter 72 and the gas to be measured, the diffusion speed of the gas to be measured is controlled by providing the filter 71 made of fluorine resin on the upstream side, and the contact time You can also adjust the
オゾンガス除去手段は、測定対象ガスの吸着能が低く、オゾンガスの分解を促進するフィルタとして、フッ素樹脂製フィルタや金属製フィルタ以外にも、ガス吸着能の低いガラス繊維製のフィルタなどを用いることもできる。また、オゾンガス除去手段は、検知対象ガスの検知信号強度の低下を抑制しながら、オゾンガスを除去することができれば、本実施形態に限定されることはなく、紫外線照射など他の公知のオゾンガス除去手段を用いることもできる。 The ozone gas removal means has a low adsorptive power of the gas to be measured, and as a filter promoting decomposition of the ozone gas, it is also possible to use a glass fiber filter with low gas adsorption capacity, etc. it can. Further, the ozone gas removing means is not limited to the present embodiment as long as ozone gas can be removed while suppressing a decrease in the detection signal strength of the detection target gas, and other known ozone gas removing means such as ultraviolet irradiation can be used. Can also be used.
定電位電解式ガスセンサ1は、図1に示されるように、流入口41の上流側(一方の端部41a側)に設けられ、測定対象ガスの容器4内への流入速度を低下させる減速手段8を備えていてもよい。この場合、流入口41の上流側に減速手段8が設けられ、流入口41の下流側にオゾンガス除去手段7が設けられる。定電位電解式ガスセンサ1は、以下でも詳しく述べるように、流入口41の上流側に減速手段8を設け、流入口41の下流側にオゾンガス除去手段7を設けることで、測定対象ガス中のオゾンガスをより効率的に除去することができる。
As shown in FIG. 1, the constant potential
減速手段8は、上述したように、測定対象ガスの容器4内への流入速度を低下させるように構成されている。たとえば、定電位電解式ガスセンサ1が吸引式ガス検知器Dに組み込まれて使用される場合には、ガス吸引手段Pによって測定対象ガスが流入口41に所定の流速で供給される。減速手段8は、容器4外から流入口41内に供給される測定対象ガスのガス分子を流入口41内で拡散(または、散乱、分散など)させることで、ガス分子の進行方向を、流入口41の一方の端部41aから他方の端部41bに向かう方向Xから変化させて、流入口41の一方の端部41aから他方の端部41bに向かう方向Xの速度成分を低下させる。このように、減速手段8により、容器4外から流入口41内に供給される測定対象ガスの容器4内への流入速度を低下させることにより、測定対象ガスが、下流側に配置されるオゾンガス除去手段7を通過する時間が長くなり、測定対象ガス中のオゾンガスを効率的に除去することができる。また、減速手段8により、測定対象ガスのガス分子の進行方向を、流入口41の一方の端部41aから他方の端部41bに向かう方向Xから変化させることで、ガス分子がオゾンガス除去手段7と衝突する確率が高くなり、測定対象ガス中のオゾンガスを効率的に除去することができる。
As described above, the decelerating means 8 is configured to reduce the inflow rate of the gas to be measured into the container 4. For example, when the constant potential
減速手段8としては、たとえば、多孔質フィルタを用いることができる。多孔質フィルタとしては、たとえばポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロエチレンプロペンコポリマーなどのフッ素樹脂により形成された多孔質フィルムを用いることができる。ただし、減速手段8は、測定対象ガスの容器4内への流入速度を低下させることができれば、特に限定されることはなく、たとえば、ピンホールなどによって構成することもできる。また、たとえばガス吸引手段Pを用いない場合のように、流入口41への測定対象ガスの流入速度が大きくない場合には、減速手段8を省略することもできる。
For example, a porous filter can be used as the decelerating means 8. As the porous filter, for example, a porous film formed of a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxyalkane or perfluoroethylene propene copolymer can be used. However, the speed reduction means 8 is not particularly limited as long as the inflow rate of the gas to be measured into the container 4 can be reduced, and can be configured by, for example, a pinhole or the like. Further, for example, as in the case where the gas suction means P is not used, when the inflow velocity of the gas to be measured into the
以下において、実施例をもとに本実施形態の定電位電解式ガスセンサの優れた効果を説明する。ただし、本発明の定電位電解式ガスセンサは、以下の実施例に限定されるものではない。 In the following, the excellent effects of the constant potential electrolysis gas sensor of the present embodiment will be described based on examples. However, the constant potential electrolysis gas sensor of the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
図1に示される定電位電解式ガスセンサを作製した。反応極および対極にカーボン触媒、参照極に銀線を用い、電解液に8mol/L臭化リチウム水溶液を用いた。流入口側および流出口側の隔膜はいずれも、ポリテトラフルオロエチレン製多孔質フィルム(空孔率:約75%、厚さ:約0.1mm)を用いた。減速手段は、ポリテトラフルオロエチレン製多孔質フィルム(空孔率:約75%、厚さ:約0.1mm)を用いた。オゾンガス除去手段として、ポリテトラフルオロエチレン製多孔質フィルム(空孔率:約75%、厚さ:約0.1mm)を2枚重ねて構成したフッ素樹脂製フィルタを上流側に、ステンレス製パンチングメタル(開孔率:13%、厚さ:0.15mm)で構成した金属製フィルタを下流側に配置した。
Example 1
The constant potential electrolysis type gas sensor shown in FIG. 1 was produced. A carbon catalyst was used as the reaction electrode and the counter electrode, a silver wire was used as the reference electrode, and an 8 mol / L lithium bromide aqueous solution was used as the electrolyte. For both the inlet side and the outlet side, a polytetrafluoroethylene porous film (porosity: about 75%, thickness: about 0.1 mm) was used. The deceleration means used a polytetrafluoroethylene porous film (porosity: about 75%, thickness: about 0.1 mm). As an ozone gas removal means, a stainless steel punching metal is provided on the upstream side with a fluorine resin filter configured by stacking two sheets of a polytetrafluoroethylene porous film (porosity: about 75%, thickness: about 0.1 mm) A metal filter composed of (porosity: 13%, thickness: 0.15 mm) was disposed downstream.
(実施例2)
オゾンガス除去手段を除いて、実施例1と同様の定電位電解式ガスセンサを作製した。オゾンガス除去手段としては、ポリテトラフルオロエチレン製多孔質フィルム(空孔率:約75%、厚さ:約0.1mm)を8枚重ねて構成したフッ素樹脂製フィルタを用い、金属製フィルタは用いなかった。
(Example 2)
A constant potential electrolytic gas sensor similar to that of Example 1 was manufactured except for the ozone gas removing means. As the ozone gas removal means, a metal filter is used, using a fluorine resin filter formed by stacking eight sheets of a porous polytetrafluoroethylene film (porosity: about 75%, thickness: about 0.1 mm). It was not.
(比較例)
オゾンガス除去手段を設けることなく、オゾンガス除去手段以外の構成を実施例1と同様とした定電位電解式ガスセンサを作製した。
(Comparative example)
A constant potential electrolytic gas sensor was produced in which the configuration other than the ozone gas removing means was the same as that of Example 1 without providing the ozone gas removing means.
(通過率測定)
実施例1、2および比較例の定電位電解式ガスセンサを用いて、オゾンガス除去手段を通過するジボランガスおよびオゾンガスの通過率を測定した。ジボランガスおよびオゾンガスの通過率は、大気中のジボランガス0.16ppmに対するセンサ出力値、大気中のオゾンガス0.6ppmに対するセンサ出力値を測定し、それぞれのガスについて、比較例から得られたセンサ出力値に対する実施例1、2から得られたセンサ出力値の割合を算出することにより求めた。その結果を表1に示す。なお、測定対象ガスの流入口への流入速度は、0.5L/分とした。
(Passing rate measurement)
The passing rates of diborane gas and ozone gas passing through the ozone gas removal means were measured using the constant potential electrolysis gas sensors of Examples 1 and 2 and Comparative Example. The passing rates of diborane gas and ozone gas were measured by measuring the sensor output for 0.16 ppm of diborane gas in the atmosphere and the sensor output for 0.6 ppm of ozone gas in the atmosphere, and for each gas, the sensor output value obtained from the comparative example It calculated | required by calculating the ratio of the sensor output value obtained from Example 1, 2. The results are shown in Table 1. In addition, the inflow rate to the inflow port of measurement object gas was 0.5 L / min.
表1の実施例1を見ると、ジボランガスの通過率が74%、オゾンガスの通過率が25%であり、オゾンガスの通過率がジボランガスの通過率の1/3程度にまで抑えられている。この結果から、定電位電解式ガスセンサにおいて、オゾンガス除去手段としてフッ素樹脂製フィルタおよび金属製フィルタを用いることで、ジボランガスの感度の低下を抑制しつつ、オゾンガスの感度を低下させることができることが分かる。そして、定電位電解式ガスセンサは、オゾンガス除去手段を用いることにより、オゾンガスによる干渉を抑制し、検知対象ガスの選択性を高めることができることが分かる。 Looking at Example 1 in Table 1, the passage rate of diborane gas is 74%, the passage rate of ozone gas is 25%, and the passage rate of ozone gas is suppressed to about 1/3 of the passage rate of diborane gas. From this result, it is understood that the sensitivity of the ozone gas can be lowered while suppressing the decrease in the sensitivity of the diborane gas by using the filter made of fluorine resin and the filter made of metal as the ozone gas removing means in the constant potential electrolysis type gas sensor. Further, it is understood that, by using the ozone gas removing means, the constant potential electrolysis type gas sensor can suppress the interference due to the ozone gas and can enhance the selectivity of the detection target gas.
表1の実施例2を見ると、ジボランガスの通過率が48%、オゾンガスの通過率が5%であり、オゾンガスの通過率がジボランガスの通過率の1/10程度にまで抑えられている。この結果から、定電位電解式ガスセンサにおいて、オゾンガス除去手段としてフッ素樹脂製フィルタを用いることで、ジボランガスの感度の低下を抑制しつつ、オゾンガスの感度を低下させることができることが分かる。そして、定電位電解式ガスセンサは、オゾンガス除去手段を用いることにより、オゾンガスによる干渉を抑制し、検知対象ガスの選択性を高めることができることが分かる。 Looking at Example 2 in Table 1, the passage rate of diborane gas is 48%, the passage rate of ozone gas is 5%, and the passage rate of ozone gas is suppressed to about 1/10 of the passage rate of diborane gas. From this result, it is understood that the sensitivity of the ozone gas can be reduced while suppressing the decrease in the sensitivity of the diborane gas by using the fluorine resin filter as the ozone gas removing means in the constant potential electrolysis type gas sensor. Further, it is understood that, by using the ozone gas removing means, the constant potential electrolysis type gas sensor can suppress the interference due to the ozone gas and can enhance the selectivity of the detection target gas.
1 定電位電解式ガスセンサ
2 電極
21 反応極
22 対極
23 参照極
3 電解液
4 容器
41 流入口
41a 流入口の一方の端部
41b 流入口の他方の端部
42 電解液収容部
43 流出口
43a 流出口の一方の端部
43b 流出口の他方の端部
44 流入側蓋部材
45 Oリング
46 流出側蓋部材
47 Oリング
5 隔膜
6 隔膜
7 オゾンガス除去手段
71 フッ素樹脂製フィルタ
72 金属製フィルタ
8 減速手段
D 吸引式ガス検知器
I ガス導入口
P ガス吸引手段
X 方向
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記容器は、前記検知対象ガスを含む測定対象ガスが前記容器内に流入するための流入口を備え、
前記流入口には、オゾンガス除去手段として、活性炭およびシリカゲルを含まず、活性炭およびシリカゲルよりも前記測定対象ガスの吸着能の低いオゾンガス除去手段のみが設けられ、
前記オゾンガス除去手段が、金属製フィルタを含む、
定電位電解式ガスセンサ。 A constant potential electrolytic gas sensor comprising: an electrode for detecting a gas to be detected; an electrolytic solution in contact with the electrode; and a container containing the electrode and the electrolytic solution,
The container includes an inlet for the measurement target gas including the detection target gas to flow into the container.
At the inlet, only ozone gas removing means that does not contain activated carbon and silica gel and has an adsorption ability of the gas to be measured that is lower than that of activated carbon and silica gel is provided as ozone gas removing means .
The ozone gas removing means includes a metal filter .
Constant potential electrolysis type gas sensor.
前記容器は、前記検知対象ガスを含む測定対象ガスが前記容器内に流入するための流入口を備え、The container includes an inlet for the measurement target gas including the detection target gas to flow into the container.
前記流入口には、オゾンガス除去手段として、活性炭およびシリカゲルを含まず、活性炭およびシリカゲルよりも前記測定対象ガスの吸着能の低いオゾンガス除去手段のみが設けられ、At the inlet, only ozone gas removing means that does not contain activated carbon and silica gel and has an adsorption ability of the gas to be measured that is lower than that of activated carbon and silica gel is provided as ozone gas removing means.
前記オゾンガス除去手段が、金属製フィルタおよびフッ素樹脂製フィルタを含み、The ozone gas removing means includes a metal filter and a fluorine resin filter,
前記フッ素樹脂製フィルタおよび前記金属製フィルタが、前記流入口の上流側から下流側に向けて順に配置される、The fluorine resin filter and the metal filter are sequentially disposed from the upstream side to the downstream side of the inflow port,
定電位電解式ガスセンサ。Constant potential electrolysis type gas sensor.
前記オゾンガス除去手段は、前記隔膜より前記流入口における前記容器の外部側に設けられる、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の定電位電解式ガスセンサ。 The inner side of the container at the inlet is provided with a diaphragm that prevents the electrolyte from flowing out of the container from the inlet;
The ozone gas removal means is provided on the outer side of the container at the inlet from the diaphragm.
The constant potential electrolysis gas sensor according to any one of claims 1 to 3 .
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