JPH0336190B2 - - Google Patents

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JPH0336190B2
JPH0336190B2 JP58220274A JP22027483A JPH0336190B2 JP H0336190 B2 JPH0336190 B2 JP H0336190B2 JP 58220274 A JP58220274 A JP 58220274A JP 22027483 A JP22027483 A JP 22027483A JP H0336190 B2 JPH0336190 B2 JP H0336190B2
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JP
Japan
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electrolyte
electrode
fiber bundle
working electrode
electrolytic solution
Prior art date
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Application number
JP58220274A
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English (en)
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JPS60111951A (ja
Inventor
Nobuo Nakano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riken Keiki KK
Original Assignee
Riken Keiki KK
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Publication date
Application filed by Riken Keiki KK filed Critical Riken Keiki KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/404Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電解液中に設置され互に平行で対
向している作用電極および対電極によりガスを酸
化還元し、これにより発生する出力によつてガス
濃度等を測定するようにした電気化学式ガスセン
サに関する。
従来、前述のような電気化学式ガスセンサとし
ては、例えば、第1図に示すようなものが知られ
ている。同図において、1は容器であり、この容
器1内には電解液を含浸している含浸材2が収納
されている。この含浸材2は丸められたグラスウ
ール、海綿等から構成され、無方向性のものであ
る。前記容器1に形成された第1開口3はガス透
過性の隔膜4により閉止され、この隔膜4の内面
には電解液に接する作用電極5が付着されてい
る。また、前記第1開口3に対向する位置の容器
1には第2開口6が形成され、この第2開口6は
隔膜7および酸素透過膜8によつて閉止されてい
る。この酸素透過膜8の内面には電解液に接する
対電極9および参照電極10が付着されている。
前記作用電極5、対電極9、参照電極10にはポ
テンシオスタツト11から一定の電位が与えられ
ている。
しかしながら、このような電気化学式ガスセン
サにあつては、電解液を含浸している含浸材2が
無方向性のものであるため、ガスセンサの長期使
用によつて電解液が蒸発して減少すると、電解液
が含浸材2の随所に偏在し、これにより、作用、
対電極5,9同士を導通する電解液の面積が減少
し、センサ感度が低下するという問題点がある。
また、電解液が凝固するような低温下では、固化
した電解液と固体である作用、対電極5,9との
固体同士の接触となるため、両者が導通し難くな
るが、前記含浸材2は無方向性であるので電解液
を作用、対電極5,9に押し付ける力が弱く、こ
の結果、接触不良が発生してセンサ感度が低下す
るという問題点もある。
この発明は、前述の問題点に着目してなされた
もので、電解液が減少しても、また、電解液が温
度低下により凝固してもセンサ出力の低下の少な
いガスセンサを提供することを目的としている。
このような目的は、電解液に接触し互に平行で
対向している作用電極および対電極によりガス濃
度等を測定するようにした電気化学式ガスセンサ
において、前記作用電極と対電極との間にこれら
の両電極をつなぐ方向に延び両端が前記両電極に
圧接する繊維束を設けることにより達成すること
ができる。
以下、この発明の一実施例の構成を図面に基づ
いて説明する。
第2図において、21は容器であり、この容器
21内には例えば硫酸、リン酸等の水溶液からな
る電解液22が収納されている。容器21には第
1開口23が形成され、この第1開口23はテフ
ロン等からなるガス透過性の隔膜24により閉止
されている。この隔膜24は例えば、CO、H2S、
SOx、NOx、DH3、AsH3、HCl等の毒性ガスが
透過できる。一方、第1開口23に対向する位置
の容器21には第2開口25が形成され、この第
2開口25は前記隔膜24と同一の隔膜26およ
びテフロン等からなる酸素透過膜27により閉止
されている。この酸素透過膜27は前記隔膜24
と平行でO2ガスのみが透過できる。前記隔膜2
4の内面には電解液22に接する膜状の作用電極
28が付着され、この作用電極28は白金、金、
パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスニウ
ム、イリジウムおよびそれらの合金よりなる群か
ら選択された物質から構成され、多孔質である。
一方、前記酸素透過膜27の内面には、電解液2
2に接する膜状の対電極29および参照電極30
が付着され、これら対電極29、参照電極30は
前記作用電極28と同様の物質から構成され、多
孔質でもある。これにより、作用電極28と対電
極29とは互に平行で対向していることになる。
前記作用電極28と対、参照電極29,30との
間には電解液22に浸漬された繊維束31が設置
され、この繊維束31は電解液22を含浸する含
浸材として機能する。この繊維束31は第3図に
示すようにポリエチレン、ポリプロピレン等から
なる多数の単繊維32を束にしたもので、全体と
して円柱状を呈するとともに作用、対電極28,
29をつなぐ方向に延びている。そして、この繊
維束31の充填率、すなわち、全単繊維32の合
計体積を繊維束31が設置された空間の容積で除
した値を100倍したもの、は10%から40%までの
範囲が好ましい。その理由は前記充填率が10%未
満であると、単繊維32間を電解液22が毛管現
象によつて上昇する距離が小さくなりすぎるとと
もに、繊維束31の腰が弱くなつて小さい力で座
屈してしまうからである。また、前記充填率が40
%を超えると、単繊維32の表面同士が接触して
これ以上押し込むことができないからである。ま
た、前記繊維束31の両端は作用電極28および
対、参照電極29,30にそれぞれ圧接してい
る。そして、この常温における圧接力は、繊維束
31が電極28,29,30に直接圧接している
場合には、単位面積当り0.8Kgから2.8Kgまでの範
囲が好ましく、また、なじみを良好にするために
ガラス繊維等からなるロ紙を繊維束31と電極2
8,29,30との間に介装した場合には、圧力
分散するので単位面積当り0.05Kgから2.8Kgまで
の範囲が好ましい。ここで、単位面積とは直径8
mmの円の面積、すなわち16πmm2、である。その理
由は、前述した下限、すなわち0.8Kg又は0.05Kg、
未満になると、電解液22が凝固したとき、押付
力が弱すぎて固体同士、すなわち固化凝固液と電
極、を確実に導通させられないからであり、ま
た、上限、すなわち2.8Kg、を超えると、繊維束
31が座屈してしまうからである。再び、第2図
において、33,34,35は一端が作用電極2
8、対電極29、参照電極30に接続されたリー
ド線であり、これらのリード線33,34,35
の他端はポテンシオスタツト36に接続され、作
用電極28に一定の電位が与えられる。
次に、この発明の一実施例の作用について説明
する。
まず、例えばCOガスを隔膜24に導びくと、
COガスは隔膜24、作用電極28を透過し、こ
の作用電極28と電解液22との界面において以
下のような酸化反応が起こる。
CO+H2O→CO2+2H++2e- 一方、大気中のO2ガスは隔膜26、酸素透過
膜27、対電極29を透過し、この対電極29と
電解液22との界面で以下のような還元反応が起
こる。
1/2O2+2H++2e-→H2O この結果、作用電極28と対電極29との間に
はCOガスの濃度に対応した電解電流が流れるの
で、この電流を測定すれば濃度を知ることができ
る。ここで、参照電極30の電位は対電極29の
静止電位を正確に表示し、測定するガスの影響を
受けない。このようにして長期間に亘りガスを測
定すると、電解液22の蒸気が隔膜24,26を
透過して外部に逃げるため、電解液22の量が減
少してくる。このとき、容器21内に残つた電解
液22は繊維束31内、すなわち単繊維32間、
において毛管現象により上昇、すなわち作用、対
電極28,29をつなぐ方向に延び、このため、
電解液22が減少しても作用、対電極28,29
は共に電解液22の細い柱の束により接続され
る。この結果、電解液22が減少してもセンサ出
力が低下することはない。また、環境温度が電解
液22の凝固点以下の温度まで低下すると、電解
液22が固化し、電解液22と作用、対電極2
8,29とが固体同士の接触となる。このような
固体同士の接触は接触抵抗が大きいので導通し難
いが、繊維束31の両端が作用、対電極28,2
9に圧接しているので、固化した電解液22は繊
維束31により作用、対電極28,29に押し付
けられ確実に導通する。この結果、電解液22の
凝固点以下の低温であつても、センサ出力は低下
せず使用できる。第4図は電解液22が凝固した
ときのセンサの応答曲線を示すグラフであり、電
解液22の凝固点以下の−45℃で60時間放置した
後前記温度で硫化水素(H2S)ガスを30ppm含む
ガスを測定したものである。
なお、前述の実施例においては、この発明を定
電位電解方式のガスセンサに適用した場合につい
て説明したが、この発明はガルバニ電池方式、ポ
ーラログラフ方式、電量方式、溶液電導度方式の
ガスセンサにも適用することができる。
以上説明したように、この発明によれば、電解
液が減少しても、また、電解液が温度低下により
凝固してもセンサ感度を維持でき、また、電解液
の容器内への注入も容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電気化学式ガスセンサを示す概
略断面図、第2図はこの発明の一実施例を示す概
略断面図、第3図は第2図のA−A矢視断面図、
第4図はセンサの応答曲線を示すグラフである。 22……電解液、28……作用電極、29……
対電極、31……繊維束。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電解液に接触し互に平行で対向している作用
    電極および対電極によりガス濃度等を測定するよ
    うにした電気化学式ガスセンサにおいて、前記作
    用電極と対電極との間にこれらの両電極をつなぐ
    方向に延び両端が前記両電極に圧接する繊維束を
    設けたことを特徴とする電気化学式ガスセンサ。
JP58220274A 1983-11-22 1983-11-22 電気化学式ガスセンサ Granted JPS60111951A (ja)

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JP58220274A JPS60111951A (ja) 1983-11-22 1983-11-22 電気化学式ガスセンサ

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JP58220274A JPS60111951A (ja) 1983-11-22 1983-11-22 電気化学式ガスセンサ

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JPS60111951A JPS60111951A (ja) 1985-06-18
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6576054B2 (ja) * 2015-03-06 2019-09-18 新コスモス電機株式会社 定電位電解式ガスセンサ

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JPS60111951A (ja) 1985-06-18

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