JP7266170B2 - 隔膜式ガスセンサ及びセンサユニット - Google Patents
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1.隔膜式ガスセンサの構成
図1(a)は、本実施例の隔膜式ガスセンサ100の概略断面図である。本実施例の隔膜式ガスセンサ100は、3極式のものである。なお、図1(a)において、図6(a)を参照して説明した従来の隔膜式ガスセンサのものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素には同じ符号を付している。
図1(b)は、本実施例の隔膜式ガスセンサ100がフローセル200に取り付けられて構成されたセンサユニット300の概略断面図である。なお、図1(b)において、図6(b)を参照して説明した従来のセンサユニットのものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素には同じ符号を付している。
隔膜5の外側に補強部材6を配置することで、隔膜5を補強し、隔膜5が引き伸ばされることを抑制し、また隔膜5の変形を抑制することができる。また、隔膜5の内側に液体保持機能(保水機能)を有するスペーサ7を配置することで、隔膜5の押し付け強さによらず隔膜5と作用極2の表面との間の距離を略一定として電解液層Saの厚さを略一定とすることを可能とし、また隔膜5が作用極2の表面に張り付くことを抑制することができる。このように、隔膜5、及び作用極2と隔膜5との間の電解液層Saの寸法安定性を向上させることによって、隔膜式ガスセンサ100の短期的な感度の安定性、及び長期的な感度の安定性を向上させることができる。つまり、隔膜式ガスセンサ100の感度の長期的な安定性を向上させることができるとともに、隔膜式ガスセンサ100の初期及び保守作業(隔膜の交換、電解液の補充や交換など)の際の感度のバラツキを低減させることができる。補強部材6は、長期使用における隔膜5の伸びによる変形を抑制するのに特に効果的であるが、短期的な圧力変動による隔膜5の伸びによって電解液層Saの厚さが変動するのを抑制する効果もある。また、スペーサ7は、隔膜5を容器1に取り付けた際(初期)の隔膜5の押し付け強さによらずに電解液層Saの厚さを一定にし、また長期使用において電解液Sを保持して電解液層Saを維持するのに特に効果的であるが、長期使用において隔膜5が作用極2に張り付くのを抑制する効果もある。
次に、実験例を用いて本実施例の効果について更に説明する。
本実施例の隔膜式ガスセンサ100を備えたセンサユニット300(図1(b))と、比較例としての従来の隔膜式ガスセンサ100を備えたセンサユニット300(図6(b))と、を用いて、隔膜式ガスセンサ100の指示値の経時変化を調べる実験を行った。
本実施例の隔膜式ガスセンサ100(図1(a))と、比較例としての従来の隔膜式ガスセンサ100(図6(a))と、を用いて、隔膜5の押し付け強さの違いによる隔膜式ガスセンサ100の指示値の変化を調べる実験を行った。
以上説明したように、本実施例によれば、隔膜5、及び作用極2と隔膜5との間の電解液層Saの寸法安定性を向上させることによって、隔膜式ガスセンサ100の短期的な感度の安定性、及び長期的な感度の安定性を向上させることができる。つまり、本実施例によれば、電気化学的手法を利用した隔膜式ガスセンサ100及びセンサユニット300において、感度の長期的な安定性を向上させることができるとともに、隔膜式ガスセンサ100の初期及び保守作業(隔膜の交換、電解液の補充や交換など)の際の感度のバラツキを低減させることができる。
2 作用極
3 対極
4 参照極
5 隔膜
6 補強部材
7 スペーサ
100 隔膜式ガスセンサ
200 フローセル
300 センサユニット
Claims (8)
- 電気化学的手法を利用してサンプルガス中の検出対象ガスを検出するための隔膜式ガスセンサにおいて、
電解液を収容する、開口部を備えた容器と、
前記開口部に隣接して前記容器に設けられた、検出対象ガスを検出するための作用極と、
前記開口部を封止するように前記容器に取り付けられた、検出対象ガスを透過させることが可能な樹脂製の多孔性膜で構成された隔膜と、
前記隔膜の前記作用極とは反対側において前記隔膜に隣接して配置された、前記隔膜の伸びを抑制するための樹脂製の繊維で形成された網目状構造又は不織布状構造を有するシートで構成された補強部材と、
前記隔膜の前記作用極側において前記隔膜及び前記作用極に隣接して配置された、前記電解液が浸透可能であり前記電解液を保持可能なスペーサと、
前記隔膜及び前記補強部材を前記容器に保持する保持部材と、
を有し、
前記隔膜及び前記補強部材は前記開口部よりも大きい範囲にわたり設けられ、前記スペーサは前記作用極よりも大きくかつ前記開口部よりも小さい範囲に設けられており、前記保持部材は、前記隔膜と前記作用極との間に前記スペーサを挟持して、前記スペーサを介して前記隔膜を前記作用極に向けて押圧した状態で、前記隔膜及び前記補強部材を前記容器に向けて押圧して前記隔膜及び前記補強部材を前記容器に保持することを特徴とする隔膜式ガスセンサ。 - 前記補強部材を構成する樹脂は、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン及びポリプロピレンを含む群より選択されることを特徴とする請求項1に記載の隔膜式ガスセンサ。
- 前記スペーサは、(a)樹脂製、セルロース製若しくはガラス製の繊維で構成された網目状構造若しくは不織布状構造を有するシート、(b)樹脂製、セルロース製若しくはガラス製の繊維で構成された濾材、又は、(c)樹脂で構成されたスポンジであることを特徴とする請求項1又は2に記載の隔膜式ガスセンサ。
- 前記スペーサを構成する樹脂は、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン及びポリプロピレンを含む群より選択されることを特徴とする請求項3に記載の隔膜式ガスセンサ。
- 前記補強部材の厚さは1μm以上、500μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の隔膜式ガスセンサ。
- 前記スペーサの厚さは1μm以上、100μm以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の隔膜式ガスセンサ。
- 前記隔膜は、フッ素樹脂及び低密度ポリエチレンを含む群から選択される樹脂で構成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の隔膜式ガスセンサ。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の隔膜式ガスセンサと、前記隔膜式ガスセンサの前記隔膜に隣接してサンプルガスを収容する空間を形成するフローセルであって、前記空間にサンプルガスを導入する導入部及び前記空間からサンプルガスを排出する排出部を備えたフローセルと、を有することを特徴とするセンサユニット。
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