JPH046459A - ガスセンサー - Google Patents

ガスセンサー

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JPH046459A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はガス絶縁機器内部て放電があった場合に生成す
るS F 6分解ガス等を検出するためのガスセンサー
に関するものである。
[従来の技術] 従来、S F 6が封入されているガス絶縁機器内の内
部放電を乾式で且つ電気信号として検出可能なセンサ・
−として、固体電解質の特性を利用したカスセンサーが
提案されている(特開昭61−200456号公報)。
上記従来のガスセンサーは第3図に示すような構造をも
つ。
第3図中、(1)は給電棒てあり、白金線をメ・ノシュ
状にした仁のである。〈2)は検出電極であり、既知量
の銅が付着している。(3)は銅イオン導電性の第1の
固体電解質で、Rb4Cut6 I 7CLvの組成を
もつ。(7)は電源である。<1la)及び(llb>
は電源用端子であり、ここに直流の電圧が印加される。
(13)は対向電極てあり、前述の銅イオン導電性の固
体電解質のRb=Cu16T 7CN13と銅の混合物
をベレットにしたものである。(14)は端子電圧計で
ある。
以下、上記ガスセンサーの動作について説明する。
検出電極(2)に付着している金属は検出電極(2)を
アノード、対向電極(13)をカソードとして電源り1
4)より直流電圧を印加し、定電流電解をすると、金属
イオンとなり第1の固体電解質(3)中を対向型& (
13)へ向かって移動し、対向電極(13)上に析出す
る。端子電圧と時間の関係を追っていくと、検出電極(
2)に金属か残存している間は端子電圧の値はほぼ一定
の間を保つが、検出電極(2)に金属かなくなると急速
に端子電圧は上昇する。通電開始から端子電圧が急に上
昇するまての時間は検出電極(2)に付着している金属
の量に比例する。
検出電極に付着している金属量は初期の既知の金属量か
ら被ガスとの反応に消費された金属量を差し引いたもの
である。
第4図に上記ガスセンサーの通電時間(横軸)と端子電
圧(縦軸)の関係を示す。第4図において、Bの曲線が
被検ガスと反応する前のものてあり、Aの曲線が被検ガ
スと反応後のものであり、電圧の急上昇するまての通電
時間の差Δtを求めれば、被検ガスの反応量が求まり、
ガスセンサーとしての機能を発揮する。
:発明が解決しようとする課題] 前述のカスセンサーは小型、軽量て被検ガスの量を電気
信号として取り出せるため、ガス絶縁機器内の内部放電
の監視に適用可能であるが、次のような問題点があった ■検出の結果を記憶する機能かないため記録計等測定結
果を記録する装置が必要である ■被検カスの検出を定電流通電の電圧の急速な立上がり
時間の測定で行うので、定電流の電源と時間測定回路を
必要とし、センサーの周囲機器が複雑になる。
本発明は上記のような問題点を解決するため(こなされ
たもので、検出結果記憶性能を有し、構造が簡単て、絶
縁機器内の内部放電の有無を常時監視可能な電気信号検
出型のガスセンサーを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 即ち、本発明に係るガスセンサーは検出対象ガスと接触
する面を有し且つ所定量の金属を含む検出電極と、−面
か前記検出電極に接触する、前記金属のイオン導電性の
第1の固体電解質と、前記第1の固体電解質の検出電極
との接触面と反対の面に設けられる前記金属イオンの授
受を起こさない分極性電極と、前記分極性電極に金属イ
オン導電性の第2の固体電解質を介して設けられた参照
電極とを備えてなるものである。
なお、本発明のガスセンサーは検出電極と分極性電極の
間に電圧を印加する電源、分極性電極と参照電極の間に
電位差を検出する分極電位計を備え、検出電極の金属量
を該分極電位計で検出する構成とすることもできる。
また、本発明のガスセンサーは検出電極上の異なる2点
に抵抗測定用端子を備え、検出対象ガスと検出電極の抵
抗を検出電極の抵抗の変化で検出する構成とすることが
できる。
[作用] 本発明の1実施態様において、ガスセンサーは所定量の
金属を含む検出電極と、金属イオン導電性の第1の固体
電解質と、イオン導電性を示さない導電体である分極性
電極を積層し、検出電極と分極性電極の闇に直流電圧を
印加する電源を備え、更に、分極性電極の第1の固体電
解質と接触する面と反対の面の一部に第2の固体電解質
と参照電極を積層付加し、分極性電極と参照電極の間の
電位差を検出する電位計とを備える構成とすることがで
きる。
二のようなガスセンサーは使用前に予め分極性電極から
第1の固体電解質内を検出電極に向って金属イオンが流
れるように通電し、検出電極上に金属を析出させる。こ
の際、第1の固体電解質内の金属イオンは分極性電極か
らの金属イオンの補給がないため分極性電極の近傍の第
1の固体電解質内ては陰イオンが過剰となり、分極性電
極上て+の電荷が誘起され、分極性電極と参照電極の間
に電位差が生じ、この値は検出電極に析出した金属量に
比例する。検出電極上の金属が検出対象ガスと反応し、
化合物を生ずると金属イオンにイオン化できる金属量が
減少し、その量は検出対象ガスとの反応量により決まる
。その後、電源の極性を逆にして通電すると残存する金
属はイオン化し、元の第1の固体電解質内に戻り、その
戻った量に応じて分極性電極と参照電極の間の電位差は
減少する。この減少の度合から検出対象ガスの反応量を
求めることができる。
[実施例] 以下に、本発明の1実施態様を添付図を用いて説明する
第1図において、(1)は給電性で、白金線をメツシュ
状にしたものである。(2)は検出電極で、Ag(銀)
よりなり、(3)は第1の固体電解質で、A gz S
 r (ヨウ化硫化銀)よりなり、(4)は分極性電極
で、Ag25e(セレン化銀)よりなり、(5)は第2
の固体電解質で、Ag、S I (ヨウ化硫化銀)より
なり、(6)は参照電極で、Ag(銀)よりるものであ
る。
また、〈7)は直流の電源で、極性を適宜変えることが
できるものである。(8)は分極電位計であり、(9)
は抵抗計であり、(10a)及び(iob)は抵抗測定
用端子であり、(11,a )及び(llb)は電源用
端子てあり、(12a)及び(12b)は分極電位測定
用端子である。
次に、SF6分解ガスの1っであるフッ素(F、)を検
出対象ガスとした場合の本発明のガスセンサーの動作に
ついて説明する。
検出対象ガスと検出電極(2)を接触させる前に予め分
極性電極(4)から第1の固体電解質(3)内の検出電
極(2)に向かって銀イオンが流れるように通電し、検
出電極(2)上に銀を析出させる。すなわち、分極性電
極をアノード、検出電極をカソードとして通電すること
により第1の固体電解質中の金属イオンの所定量を検出
電極に析出させる。
この際、第1の固体電解質(A g3S I ) (3
)内の銀イオン(Ag”)は分極性電極(4)からAg
oの補給か少ないため分極性電極り4)の近傍の第1の
固体電解質(A Fi3S I ) (3)内では陰イ
オ〉・が過剰となり、分極性電極上で十の電荷が誘起さ
れ、分極性電極(4)と参照電極(6)の間に電位差す
なわち分極電位が生ずる。この電位差が固体電解質の分
解電圧に達するまでは通電可能で、上述のヨウ化硫化銀
(Ag3SI)の場合、0.6V前後までは通電可能で
ある。この時の時間と電流、時間と電圧の関係はそれぞ
れ第2−1図及び第2−2図中の85間の状態である。
分極電位は検出電極(2)に析出した金属量すなわち通
電電気量に比例し、第2−2図のV a、)の値に相当
する。
この状態で検出対象ガスであるフッ素(F2)ご検出電
極(2)に接触させるとフッ素と検出電極(2)上て F 2 +2 A g→2AgF の反応が生じ、銀(A g)が消費させる。この反応で
、容易にイオン化てきる銀の量か減少し、その量は検出
対象ガスとの反応量によって決まる。
その後、電源(7)の極性を変えて検出電極(2)から
第1の固体電解質(3)を通って分極性電fi(4)側
へ通電すると、検出電極(2)上の未反応のAFiはイ
オン化し、元の第1の固体電解質(3)内に戻り、戻っ
た量に応じて分極電位は減少する。この様子は第2−1
図及び第2−2図のc  ciliに相当し、分極電位
の値はVa、の値になる。この値は通電停止後の時間経
過においても保持される。Va。
Va、は検出対象ガスとの反応量に比例しな値である。
逆向きに電流分流し始める時すなわち第2−1図及び第
2−2図中の0点は任意の時期に設定できる。検出電極
(2)上に備えられている抵抗測定用端子(10a)及
び(10b)を利用すれば、検出対象ガスJ)発生を検
出電極(2)の抵抗変化でとらえ、その時に逆向きの通
電すなわちカスセンサーの作動を開女台させることかで
きる。
本実施例ては、金属としてA、g、第1及び第2の固体
電解質としてAgvSIを用いたが、下記の金属及び金
属イオン導電性固体電解質の組み合わせでも同様の効果
を期待てきる。
本発明によるガスセンサーはS F 6分解ガスである
フッ素以外のハロゲンガスである塩素(C(22>にも
適用できる。また、亜硫酸ガス(SO2)、硫化水素(
H2S)等にも同様の効果が期待てきる。
[発明の効果] 以上のように本発明によるガスセンサーGよ検出結果を
電位で記憶できるのて、記録計等の装置力(不要であり
、また、通電量を分極性電位番こ変換するのて、通電電
流を一定にして通電時間を9己S染する必要がなくなる
効果がある。
昂1図 1 締電極 2 検出を枚 3゛ 牙1の固体tP#囁 鰺FIt粉 を源 分極電位計 竹抗廿 更に、本発明のガスセンサーは全固体型で構造が簡単で
、小型であるので絶縁ガス機器内の設置が容易で機器内
の内部放電の有無を常に監視することができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のガスセンサーの構成を説明する図てあ
り、第2−1図及び第2−2図は本発明のガスセンサー
の特性を示すグラフてあり、第3図は従来のガスセンサ
ーの構成を示す図てあり、第4図は従来のガスセンサー
の特性を示すグラフである。図中、1・・給電極、2・
・・検出電極、3・・・第1の固体電解質、4・・・分
極性電極、5・・第2の固体電解質、6・・・参照電極
、7・・・電源、8・・・分極電位計、9・・・抵抗計
、10a及びtob・・・抵抗測定用端子、lla及び
Ilb・・・電源用端子、12a及び12b・・分極電
位測定用端子。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、検出対象ガスと接触する面を有し且つ所定量の金属
    を含む検出電極と、 一面が前記検出電極に接触する、前記金属 のイオン導電性の第1の固体電解質と、 前記第1の固体電解質の検出電極との接触 面と反対の面に設けられる前記金属イオンの授受を起こ
    さない分極性電極と、 前記分極性電極に金属イオン導電性の第2 の固体電解質を介して設けられた参照電極とを備えてな
    ることを特徴とするガスセンサー。
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