JPH1068711A - 電気化学的なガスセンサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の製造業者のガスセンサの使用可能性を
改善し、種々のガス供給装置の数を低減し、しかもガス
センサを容易に交換可能にする。 【解決手段】 第１の主軸線を有するガスセンサ１０
と、第１の主軸線と整合する第２の主軸線を有する中間
部材４とが設けられており、中間部材４を介してガスセ
ンサ１０が、測定したい被測定ガスを含有するガス混合
物のためのガス供給装置５に、互いに整合する前記両主
軸線の方向でも永続的に機械的に強固にしかも容易に着
脱可能に、ただしこのために補助手段を使用する必要な
しに固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学的なガス
センサを有する電気化学的なガスセンサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】市販のガスセンサはこれまでその外部形
状や寸法に関して規格化されていない。他方において、
使用者はガスセンサを各製造業者固有のガス供給装置、
つまりやはり規格化されていないガス供給装置に固定し
なければならない。この場合、従来では容易でかつ良好
な交換可能性に関しては何ら配慮が成されていなかっ
た。つまり、ガスセンサはたいていの場合、ガスセンサ
を貫通する複数のねじを用いてガス供給装置に固くねじ
締結されていた。

【０００３】そこでドイツ連邦共和国特許出願公開第３
０００４１０号明細書に開示された、測定室を備えた、
第１の主軸線を有するガス濃度センサでは、 ―測定室が、複数のねじを用いてケーシングに固定され
たカバーを備えたケーシングに交換不可能に配置されて
いて、かつガス流入・流出部を有しており、 ―前記ケーシングが、ガス供給装置として働く、第２の
主軸線を有する保護装置に雌ねじ山・雄ねじ山結合によ
って固定されており、 ―両主軸線が互いに整合している。

【０００４】さらに英国特許第２０５３４８２号明細書
に開示された、流体中に溶解された水素を測定するため
の電気化学的なガスセンサ装置では、 ―第１の主軸線を有するガスセンサが設けられており、 ―このガスセンサが、水素に対してのみ透過性のダイヤ
フラムとして形成されたガス流入・流出部を備えたケー
シング内にセンサ素子を有しており、 ―このセンサ素子が、電解質と、それぞれ外部リード線
を備えた少なくとも１つの作業電極と、基準・対向電極
とを有しており、 ―さらに、第２の主軸線を有する中間部材が設けられて
おり、この中間部材を介して、ガスセンサが流体供給装
置に、ねじによって永続的に固定されており、 ―前記両主軸線が互いに整合している。

【０００５】また、英国特許第１５８５６３１号明細書
に開示されている電気化学的なガスセンサ装置では、 ―第１の主軸線を有するガスセンサが設けられており、 ―このガスセンサが、ガス流入・流出部を備えたケーシ
ング内にセンサ素子を有しており、 ―このセンサ素子が、電解質と、それぞれ外部リード線
を備えた少なくとも１つの作業電極と基準・対向電極と
を有しており、 ―さらに、第２の主軸線を有する中間部材が設けられて
いて、この中間部材を介してガスセンサが、ガス供給装
置にねじによって永続的に固定されており、 ―前記両主軸線が互いに整合している。

【０００６】さらに、米国特許第４７４２７０８号明細
書に開示されている、第１の主軸線を有する電気化学的
なガスセンサを較正するための装置では、 ―ガスセンサが、ガス流入・流出部を備えたケーシング
内にセンサ素子を有しており、 ―このセンサ素子が、電解質と、それぞれ外部リード線
を備えた少なくとも１つの作業電極と基準・対向電極と
を有しており、 ―さらに、第２の主軸線を有する中間部材が設けられて
いて、この中間部材を介してガスセンサが、較正ガスの
ためのガス供給装置に、較正の間だけ一時的に面ファス
ナ結合または永久磁石結合によって固定されており、こ
の結合が、それぞれ互いに整合した両主軸線の方向でし
か容易に解離可能でない。

【０００７】使用者が、複数の製造業者のガスセンサを
使用する場合、使用者は、たいていは各製造者固有の種
々異なる形状および寸法を有するガス供給装置をも準備
しなければならない。なぜならば、ガスセンサの寸法は
これまで規格化されていないからである。さらにガスセ
ンサは、ガスセンサが測定運転時にガス供給装置から外
れないように各ガス供給装置に固定されていなければな
らない。すなわち、両構成部分、つまりガスセンサとガ
ス供給装置とは、１つのコンパクトな測定装置を形成し
なければならない。

【０００８】したがって一方においては、種々異なる製
造業者のガスセンサの適合性の改善および使用可能性の
改善の点でも、種々異なるガス供給装置の数の低減の点
でも、要するに規格化の点でも、改善されたガスセンサ
装置を提供することが必要である。

【０００９】他方においては、上記必要性と関連した別
の必要性が生じる。すなわち、消費されたガスセンサま
たは故障したガスセンサを容易に交換可能にすることが
必要である。特にこの要件は、公知先行技術における上
記のガスセンサ装置においては満たすことができない。
なぜならば、公知のガスセンサ装置は、面ファスナ結合
を有するガスセンサ装置を除いて全てねじ締結されてい
るからである。ただし、このような面ファスナによる結
合は一時的に較正を可能にするためにしか規定されてお
らず、それ自体長時間にわたる連続運転のためには不適
当である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、種々
異なる製造業者のガスセンサの適合性および使用可能性
が改善され、種々異なるガス供給装置の数が減じられ、
しかもガスセンサが容易に交換可能となるような電気化
学的なガスセンサ装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、 ―第１の主軸線を有するガスセンサが設けられており、 ―第１の主軸線と整合する第２の主軸線を有する中間部
材が設けられており、 ―前記ガスセンサが、ガス流入・流出部を備えたケーシ
ング内にセンサ素子を有しており、 ―該センサ素子が、電解質と、それぞれ外部リード線を
備えた少なくとも１つの作業電極と基準・対向電極とを
有しており、 ―前記中間部材を介してガスセンサが、測定したい被測
定ガスを含有するガス混合物のためのガス供給装置に、
互いに整合する前記両主軸線の方向でも永続的に機械的
に強固にしかも容易に着脱可能に、ただしこのために補
助手段を使用する必要なしに固定されているようにし
た。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、種々異なる製造業者の
ガスセンサの適合性および使用可能性が改善され、種々
異なるガス供給装置の数が減じられ、しかもガスセンサ
が容易に交換可能となるような電気化学的なガスセンサ
装置が得られる。

【００１３】本発明の第１の改良形では、電気化学的な
ガスセンサ装置がフィルタを有していて、 ―該フィルタが、当該ガスセンサ装置を用いて測定した
い被測定ガスをほぼ完全に通過させるが、しかしそれ以
外の、被測定ガスに対して付加的にセンサ素子によって
感知される別のガスをほぼ完全に引き留めるようになっ
ており、 ―前記フィルタが、測定したい被測定ガスのための拡散
バリヤを成していないガス流入・流出部と、中間部材と
の間に配置されている。

【００１４】この場合、フィルタはガス供給装置または
センサ素子に面した側に、ガス混合物のための拡散バリ
ヤを備えていると有利である。

【００１５】本発明の第２の改良形では、電気化学的な
ガスセンサ装置がフィルタを有していて、 ―該フィルタが、当該ガスセンサ装置を用いて測定した
い被測定ガスをほぼ完全に通過させるが、しかしそれ以
外の、被測定ガスに対して付加的にセンサ素子によって
感知される別のガスをほぼ完全に引き留めるようになっ
ており、 ―前記フィルタが、被測定ガスのための拡散バリヤとし
て形成されているガス流入・流出部と、中間部材との間
に配置されている。

【００１６】本発明の第３の改良形では、電気化学的な
ガスセンサ装置がフィルタを有していて、 ―該フィルタが、当該ガスセンサ装置を用いて測定した
い被測定ガスをほぼ完全に通過させるが、しかしそれ以
外の、被測定ガスに対して付加的にセンサ素子によって
感知される別のガスをほぼ完全に引き留めるようになっ
ており、 ―前記フィルタが、ガスセンサの内部で、該ガスセンサ
の、ガス混合物のための拡散バリヤとして形成されたガ
ス流入・流出部と、センサ素子との間に配置されている
か、または ―前記フィルタが、ガスセンサの内部で、該ガスセンサ
の、ガス混合物のための拡散バリヤを成していないガス
流入・流出部と、センサ素子との間に配置されており、 ―後者の場合、前記フィルタが、やはり拡散バリヤを有
していないか、または ―後者の場合、前記フィルタが、ガス供給装置またはセ
ンサ素子に面した側に、ガス混合物のための拡散バリヤ
を備えている。

【００１７】電気化学的なガスセンサにおいてフィルタ
を使用すること自体は公知である（たとえば欧州特許出
願公開第５３１７４５号明細書参照）。しかし公知の構
成では当然、フィルタはこのガスセンサのケーシング内
に固く組み込まれている。

【００１８】本発明の別の有利な構成もしくは上記３つ
の改良形の第１の有利な構成では、ガスセンサと中間部
材とが、ねじ山結合部、特にガスセンサ側に設けられた
雄ねじ山と、中間部材側に設けられた対応する雌ねじ山
とを介して、永続的に機械的に強固にしかも容易に着脱
可能に互いに結合されている。

【００１９】本発明のさらに別の有利な構成もしくは上
記３つの改良形の第２の有利な構成では、ガスセンサ
が、バヨネット結合部の第１の部分を備えており、中間
部材が、バヨネット結合部の対応する第２の部分を備え
ている。

【００２０】本発明のさらに別の有利な構成もしくは上
記３つの改良形の第３の有利な構成では、中間部材がス
ナップ結合部を備えており、該スナップ結合部が、ガス
センサもしくはガスセンサとフィルタとを係止された状
態で取り囲んでいる。

【００２１】本発明のさらに別の有利な構成もしくは上
記３つの改良形の第４の有利な構成では、中間部材が、
旋回可能なＵ字形ばねを備えており、該Ｕ字形ばねが、
ガスセンサもしくはガスセンサとフィルタとを結合され
た状態で取り囲んでいる。

【００２２】本発明のさらに別の有利な構成もしくは上
記３つの改良形の第５の有利な構成では、ガスセンサ
が、側方に、特にばね弾性的な突起または凹部を備えて
おり、該突起または凹部が、中間部材に設けられた対応
する側方の凹部または突起に係合して係止されている。

【００２３】上記第５の有利な構成のさらに有利な構成
では、前記突起が環状隆起部として形成されており、前
記凹部が前記環状隆起部に嵌合する環状溝として形成さ
れている。

【００２４】本発明のさらに別の有利な構成では、ガス
センサが円筒状に形成されており、中間部材が円筒状に
形成されている。

【００２５】本発明のさらに別の有利な構成では、ケー
シングが、ケーシングカップとケーシングカバーとから
成っている。

【００２６】本発明のさらに別の有利な構成では、前記
フィルタが、ケーシングカバーの内側に保持されてい
る。

【００２７】円筒状のガスセンサと円筒状の各中間部材
とを備えた、本発明の第４の改良形では、個々のガスセ
ンサが、単個品毎に所定の最大値と所定の最小値との間
にある値を有する種々異なる外径を有しており、各中間
部材が常に、ガスセンサ外径の最大値に等しく形成され
た内径を有しており、各１つの中間リングが設けられて
いて、該中間リングの半径方向の幅が、中間部材の内径
と、ガスセンサの各外径との間の差に等しく形成されて
いる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００２９】図１には、有利には円筒状のガスセンサ１
０の原理的な構造が断面図で示されている。ガスセンサ
１０は第１の主軸線１３を有している。たとえば適当な
プラスチックから成るケーシング１にはガス流入・流出
部２が設けられており、ケーシング１の内部にはセンサ
素子３が設けられており、このセンサ素子３は電解質３
１と、作業電極３２と、基準・対向電極３３とを有して
いる。両電極はそれぞれ外部のリード線３２′，３３′
を備えている。

【００３０】図１に破線で示したように、場合によって
は、外部リード線３４′を備えた第３の電極３４を設け
ることもできる。この第３の電極が具体的なガスセンサ
において設けられている場合、この第３の電極は別個の
専用の基準電極機能を有しており、その場合、基準・対
向電極３３は単に純然たる対向電極としてしか働かな
い。また、必要に応じてさらに別の電極を設けることも
できる。

【００３１】ガス流入・流出部２は、被測定ガス（この
ガスの測定に合わせてガスセンサ１０は規定されて設計
されている）に応じて開いているか、つまり特に測定し
たい被測定ガスのための拡散バリヤを形成していないか
（図１参照）、またはガス流入・流出部２は被測定ガス
のための拡散バリヤ２１、たとえば毛細管を有する拡散
バリヤ２１として形成されていてもよい（図２参照）。

【００３２】要するに、ガス混合物の成分、たとえば一
酸化炭素、一酸化窒素、二酸化硫黄、硫化水素、酸素、
アンモニアまたはヒドラジンの濃度測定のために用いら
れる電気化学的なガスセンサは、特に比較的高いガス濃
度を測定したい場合や、ガスセンサ電流とガス濃度との
できるだけ線状の関連性が望まれると同時に、ガスセン
サ電流と温度との小さな関連性が望まれている場合に
は、拡散バリヤを有している。

【００３３】したがって、たとえばオゾン、塩素、フッ
素、塩化水素または青酸ガス（シアン）の測定の場合の
ように、ガス混合物中の被測定ガスの濃度が極めて小さ
い場合には、拡散バリヤは必要とならない。

【００３４】図３には、図１に示したガスセンサを備え
たガスセンサ装置の本発明の第１実施例が示されてい
る。このガスセンサ１０は、測定したいガス（被測定ガ
ス）を含有するガス混合物のためのガス供給装置５に固
定されており、この場合、ガスセンサ１０は、第２の主
軸線４３を有する中間部材４を介して、互いに整合する
前記両主軸線１３，４３の方向でも永続的に機械的に強
固に、ただし容易に着脱可能に固定されており、しかも
このために補助手段、たとえばねじ回し等が使用される
必要はない。つまり、この永続的に機械的に強固な結合
は素手で解離することができる。

【００３５】本発明の範囲内で「永続的に」強固な結合
とは、意図的に解離されない限り機械的に強固となる固
定もしくは結合を意味する。意図的な解離は、たとえば
故障したガスセンサまたは消費されたガスセンサを新し
いセンサと交換しなければならない場合に必要となる。

【００３６】中間部材４は、ガス流入・流出部２とほぼ
完全に整合する開口４１を有している。ガス供給装置５
も対応する開口５１を有しており、この開口５１は中間
部材４の開口４１にやはりほぼ完全に整合している。

【００３７】図１５〜図１９において、互いに整合した
両主軸線１３，４３の方向でも永続的に機械的に強固
で、しかも容易に着脱可能な種々の有利な固定形式を詳
しく説明するので、図３においてはこのような固定部は
符号４０で概略的にしか図示されていない。中間部材４
とガス供給装置５とは、結合部５０において、たとえば
各対応ナットを備えた複数の通しボルト（Ｄｕｒｃｈｓ
ｔｅｃｋｓｃｈｒａｕｂｅｎ）またはタッピンねじ（Ｓ
ｃｈｎｅｉｄｓｃｈｒａｕｂｅｎ）を用いて機械的に極
めて解離し難く互いに結合されている。

【００３８】ガス供給装置５は、測定したい被測定ガス
を含有する前記ガス混合物によって貫流される（矢印参
照）。図３には、図１に示したガスセンサ１０を備えた
ガスセンサ装置、つまりガス流入・流出部２に拡散バリ
ヤを有しないガスセンサを備えたガスセンサ装置が図示
されているので、ガス混合物中に含まれている被測定ガ
スはガス供給装置５から直接に前記両開口５１，４１と
ガス流入・流出部２とを通ってセンサ素子３にまで到達
する。

【００３９】図４には、本発明の第２実施例の第１変化
形が示されており、しかもこの場合、拡散バリヤを必要
とするガスセンサが設けられている。

【００４０】この場合、まずフィルタ６が設けられてお
り、このフィルタ６は測定したい被測定ガスを通過させ
るが、それ以外の別のガス（被測定ガスに対して付加的
にセンサ素子が敏感となるような）を引き留める。

【００４１】フィルタ６は、被測定ガスのための拡散バ
リヤを成していないガス流入・流出部２と、中間部材４
との間に配置されていて、ガス供給装置５とは反対の側
にガス混合物のための拡散バリヤ２１を備えている。し
たがって、必要に応じてフィルタ６とガスセンサ１０と
は、前で説明したような永続的に機械的に強固でしかも
容易に着脱可能である固定形式に基づき、それぞれ単独
にまたは一緒に交換することができる。

【００４２】図４に示した第１変化形では、ガス混合物
中に含まれている被測定ガスが、まずガス供給装置５か
ら前記両開口４１，５１を通ってフィルタ６に到達し、
このフィルタ６を通過した後に拡散バリヤ２１とガス流
入・流出部２とを通ってセンサ素子３にまで到達する。

【００４３】図５には、本発明の第２実施例の第２変化
形が断面図で示されている。この場合、拡散バリヤを必
要とするガスセンサが設けられている。図４に示した第
１変化形に比べて、フィルタ６と拡散バリヤ２１との順
序が逆になっている。したがって拡散バリヤ２１がガス
供給装置５の側に位置していて、フィルタ６がセンサ素
子３の側に位置している。

【００４４】図５に示した第２変化形では、ガス混合物
中に含まれる被測定ガスが、まずガス供給装置５から前
記両開口４１，５１を通って拡散バリヤ２１に到達し、
この拡散バリヤ２１を通過した後にフィルタ６とガス流
入・流出部２とを通ってセンサ素子３にまで到達する。

【００４５】図６には、本発明の第２実施例の第３変化
形が断面図で示されており、この場合、やはり拡散バリ
ヤを必要とするガスセンサが設けられている。この場合
にも、図４および図５に示した実施例と同様に上記特性
を有するフィルタ６が設けられている。

【００４６】しかし図６の第３変化形では、フィルタ６
がガスセンサの内部で、ガス混合物のための拡散バリヤ
として形成されていないガス流入・流出部２と、センサ
素子３との間に配置されている。フィルタ６はガス流入
・流出部２の側に位置しており、拡散バリヤ２１はフィ
ルタ６の、センサ素子３に面した側に設けられている。

【００４７】拡散バリヤ２１は独立した構成部分として
設けられているか、またはフィルタ６の内面が拡散バリ
ヤを備えているか、または拡散バリヤとして形成されて
いてもよい。

【００４８】図６に示した第３変化形では、ガス混合物
中に含まれている被測定ガスが、まずガス供給装置５か
ら前記両開口４１，５１とガス流入・流出部２とを通っ
てフィルタ６に到達し、このフィルタ６を通過した後に
拡散バリヤ２１を通ってセンサ素子３にまで到達する。

【００４９】図７には、本発明の第２実施例の第４変化
形が示されており、この場合、やはり拡散バリヤを必要
とするガスセンサが設けられている。この場合にも図４
〜図６に示した変化形の場合と同様に上記特性を備えた
フィルタ６が設けられている。

【００５０】このフィルタ６は図６に示した第３変化形
の場合と同様に、やはりガスセンサの内部で、ガス混合
物のための拡散バリヤ２１として形成されていてよいガ
ス流入・流出部２と、センサ素子３との間に配置されて
いる。ガス流入・流出部２が拡散バリヤとして形成され
ていない場合には、フィルタ６の、ガス供給装置５に面
した側が拡散バリヤ２１を備えているか、または拡散バ
リヤとして形成されていてよい。

【００５１】図７に示した第４変化形では、ガス混合物
中に含まれている被測定ガスが、まずガス供給装置５か
ら前記両開口４１，５１とガス流入・流出部２とを通っ
て拡散バリヤ２１に流入し、この拡散バリヤ２１を通過
した後にフィルタ６を通ってセンサ素子３にまで到達す
る。

【００５２】図６および図７に示した第３変化形および
第４変化形では、図４および図５に示した第１変化形お
よび第２変化形に比べてそれぞれフィルタ６および／ま
たはセンサ素子の選択的な交換可能性が与えられていな
い。それどころか、両者は必ず一緒にしか交換すること
ができない。

【００５３】図８〜図１４には、図１〜図７に示した各
ガスセンサにおいて使用可能な、特に有利な実施例が断
面図で示されている。これまで一体であると仮定したケ
ーシング１はこの場合、ケーシングカップ１１とケーシ
ングカバー１２とから成っている。

【００５４】図８には、図１に示したガスセンサ１０の
特に有利な実施例が示されている。この場合、ケーシン
グカバー１２に設けられたガス流入・流出部２は開いて
おり、したがってこのガス流入・流出部２は被測定ガス
のための拡散バリヤを成していない。それに対して図９
には図２に示したガスセンサ１０のための特に有利な実
施例が示されており、この場合、ケーシングカバー１２
に設けられたガス流入・流出部２は被測定ガスのための
拡散バリヤ２１として形成されている。

【００５５】図１０に示したように、図３に示したガス
センサ装置も、ケーシングカップ１１とケーシングカバ
ー１２とに分割されたケーシングを用いて実現すること
ができる。中間部材４を介して、ケーシングカバー１２
とケーシングカップ１１とが、前で説明したように永続
的に機械的に強固に、しかも容易に着脱可能にガス供給
装置５に結合されている。

【００５６】図１０には図１に示したガスセンサ１０を
備えたガスセンサ装置、つまりガス流入・流出部２に拡
散バリヤを有していないガスセンサを備えたガスセンサ
装置が示されているので、ガス混合物中に含まれている
被測定ガスはガス供給装置５から前記両開口４１，５１
と、ケーシングカバー１２に配置されたガス流入・流出
部２とを通ってセンサ素子３にまで到達する。

【００５７】図１１に示したように、図４に示したガス
センサ装置も、ケーシングカップ１１とケーシングカバ
ー１２とに分割されたケーシングを用いて実現すること
ができる。中間部材４を介して、ケーシングカバー１２
とケーシングカップ１１とが互いに整合した両主軸線１
３，４３の方向でも永続的に機械的に強固に、しかも容
易に着脱可能にガス供給装置５に結合されている。

【００５８】図１１には、拡散バリヤを必要とするガス
センサを備えたガスセンサ装置の特に有利な実施例が示
されている。フィルタ６は同じく上記特性を有してい
て、ガス供給装置５から見てケーシングカバー１２に設
けられた開口の手前に位置している。フィルタ６の、セ
ンサ素子３に面した側は、拡散バリヤ２１を備えている
か、またはそれ自体拡散バリヤ２１として形成されてい
る。

【００５９】図１１に示した実施例の場合にも、ガス混
合物中に含まれている被測定ガスはまずガス供給装置５
から両開口４１，５１を通ってフィルタ６に到達し、こ
のフィルタ６を通過した後に拡散バリヤ２１と、ケーシ
ングカバー１２に設けられたガス流入・流出部２とを通
ってセンサ素子３にまで到達する。

【００６０】図１２に示したように、図５に示したガス
センサ装置も、ケーシングカップ１１とケーシングカバ
ー１２とに分割されたケーシングを用いて実現すること
ができる。中間部材４を介してケーシングカバー１２と
ケーシングカップ１１とが、互いに整合した両主軸線１
３，４３の方向でも永続的に機械的に強固に、しかも容
易に着脱可能にガス供給装置５に結合されている。

【００６１】図１２には、拡散バリヤを必要とするガス
センサを備えたガスセンサ装置の特に有利な実施例の断
面図が示されている。フィルタ６はやはり上記特性を有
していて、ガス供給装置５から見てケーシングカバー１
２に設けられた開口の手前に位置している。フィルタ６
の、ガス供給装置５に面した側は、拡散バリヤ２１を備
えているか、またはそれ自体拡散バリヤとして形成され
ている。しかし、フィルタ６とは別個の拡散バリヤを設
けることもできる。

【００６２】図１２に示した特に有利な実施例において
も、ガス混合物中に含まれている被測定ガスは、まずガ
ス供給装置５から両開口４１，５１を通って拡散バリヤ
２１に流入し、この拡散バリヤ２１を通過した後にフィ
ルタ６と、ケーシングカバー１２に設けられたガス流入
・流出部２とを通ってセンサ素子３にまで到達する。し
たがって、図１１および図１２に示した特に有利な実施
例においては、既に説明したような永続的に機械的に強
固でしかも容易に着脱可能な固定形式に基づき、フィル
タ６とガスセンサ１０とをそれぞれ単独で交換するか、
または一緒に交換することができる。

【００６３】図１３に示したように、図６に示したガス
センサ装置も、ケーシングカップ１１とケーシングカバ
ー１２とに分割されたケーシングを用いて実現すること
ができる。中間部材４を介してケーシングカバー１２と
ケーシングカップ１１とが、互いに整合した両主軸線１
３，４３の方向でも永続的に機械的に強固に、しかも容
易に着脱可能にガス供給装置５に結合されている。

【００６４】図１３には、やはり拡散バリヤを必要とす
るガスセンサを備えたガスセンサ装置のさらに別の特に
有利な実施例の断面図が示されている。フィルタ６はや
はり上記特性を有しているが、しかしケーシングカバー
１２の内面に取り付けられていて、ケーシングカバー１
２によって保持されている。このことは、図１３に認め
られるようにケーシングカバー１２の延長された内縁部
１２１によって行われると有利である。

【００６５】フィルタ６はセンサ素子３に面した側にガ
ス混合物のための拡散バリヤ２１を備えているか、また
は拡散バリヤ２１として形成されており、それに対して
ケーシングカバーに設けられた開口自体は拡散バリヤを
成していない。

【００６６】図１３に示した実施例では、ガス混合物中
に含まれる被測定ガスが、まずガス供給装置５から両開
口４１，５１とガス流入・流出部２とを通ってフィルタ
６に到達し、このフィルタ６を通過した後に拡散バリヤ
２１を通ってセンサ素子３にまで到達する。

【００６７】図１４に示したように、図７に示したガス
センサ装置も、ケーシングカップ１１とケーシングカバ
ー１２とに分割されたケーシングを用いて実現すること
ができる。中間部材４を介してケーシングカバー１２と
ケーシングカップ１１とが、互いに整合した両主軸線１
３，４３の方向でも永続的に機械的に強固に、しかも容
易に着脱可能にガス供給装置５に結合されている。

【００６８】フィルタ６は、ガス供給装置５に面した側
にガス混合物のための拡散バリヤ２１を備えているか、
または相応して形成されており、ケーシングカバー１１
に設けられた開口自体は拡散バリヤを成していない。

【００６９】図１４に示したガスセンサ装置の実施例で
は、ガス混合物中に含まれる被測定ガスが、まずガス供
給装置５から両開口４１，５１とガス流入・流出部２と
を通って拡散バリヤ２１に到達し、この拡散バリヤ２１
を通過した後にフィルタ６を通ってセンサ素子３にまで
到達する。

【００７０】図１３および図１４に示した実施例では、
必要に応じてフィルタ６と拡散バリヤ２１とをケーシン
グカバー１２と一緒に取り外して、次いで既に説明し
た、永続的に機械的に強固でしかも容易に着脱可能な固
定形式に基づきフィルタ６および／または拡散バリヤ２
１を交換することができる。

【００７１】図８〜図１２に示したガスセンサ装置にお
いて、ケーシングカップ１１にケーシングカバー１２を
密に、しかも着脱可能に嵌合させるためには、範囲６０
にＯリング（図示しない）を設けることができる。

【００７２】図１〜図１４において本発明によるガスセ
ンサ装置の原理的な構造を説明したので、以下において
は図１５〜図１９につき、本発明の別の重要な要点、つ
まりガス供給装置５における、中間部材４を用いたガス
センサ１０の永続的に機械的に強固でしかも容易に着脱
可能な固定形式に関して詳しく説明する。図１５〜図１
９には、ガスセンサ装置の、前記固定形式に関係する各
構成部分しか図示されていない。この場合、図面を見易
くする目的でケーシングカバーの図示を省略する。

【００７３】図１５に示した実施例では、互いに整合し
た両主軸線１３，４３の方向でも永続的に機械的に強固
でしかも容易に着脱可能な固定が、ケーシング１もしく
はケーシングカップ１１と中間部材４とのねじ山結合部
７によって行われる。このねじ山結合部７は、たとえば
図示したようにケーシング１もしくはケーシングカップ
１１の、ガス流入・流出部２寄りの外面に設けられた雄
ねじ山と、この雄ねじ山に対応する、中間部材４に設け
られた雌ねじ山とから成っている。しかし、ケーシング
１もしくはケーシングカップ１１と中間部材４との別の
適当な個所にねじ山結合部を設けることも可能である。

【００７４】図１６に示した実施例では、互いに整合し
た両主軸線１３，４３の方向でも永続的に機械的に強固
でしかも容易に着脱可能な固定を、図１５に示したねじ
山結合部に対して択一的にさらにバヨネット結合部８に
よって行うことができる。バヨネット結合部８の第１の
部分はケーシング１もしくはケーシングカップ１１に設
けられており、第２の部分は中間部材４に設けられてい
る。

【００７５】図１７に示した実施例では、互いに整合し
た両主軸線１３，４３の方向でも永続的に機械的に強固
でしかも容易に着脱可能な固定を、図１５に示したねじ
山結合部または図１６に示したバヨネット結合部に対し
て択一的に、さらにスナップ結合部９によって行うこと
ができる。このスナップ結合部９は中間部材４に一体成
形されていて、ケーシング１もしくはケーシングカップ
１１をそれぞれ単独で係止された状態で取り囲んでいる
か、またはケーシング１もしくはケーシングカップ１１
をフィルタ６と一緒に、係止された状態で取り囲んでい
る。

【００７６】スナップ結合部９は細長いばね弾性的な２
つの閉鎖部材９１，９２を有していると有利である。両
閉鎖部材９１，９２は中間部材４の周面に直径方向で互
いに向かい合って位置しており、つまり互いに１８０゜
だけずらされている。したがって、両閉鎖部材９１，９
２と中間部材４とは、１つの一体の構成部分を成してい
る。

【００７７】たとえばガスセンサ装置が作動時に振動に
さらされた際に、場合によってはフィルタ６を挟んでガ
スセンサ１０と中間部材４とを永続的に確実に結合する
ために両閉鎖部材９１，９２では不十分となる場合に
は、別の閉鎖部材、特に第３の閉鎖部材を設けることも
できる。これら３つの閉鎖部材はその場合、ガスセンサ
１０の周面にそれぞれ互いに１２０゜の角度でずらされ
て配置されていると望ましい。

【００７８】図１８に示した実施例では、互いに整合し
た両主軸線１３，４３の方向でも永続的に機械的に強固
でしかも容易に着脱可能な固定を、図１５に示したねじ
山結合部、図１６に示したバヨネット結合部または図１
７に示したスナップ結合部に対して択一的に、さらに少
なくとも２つの旋回可能なＵ字形ばね９５，９６によっ
て行うことができる。両Ｕ字形ばね９５，９６は、ガス
センサもしくはガスセンサとフィルタとを結合された状
態で取り囲む。Ｕ字形ばね９５，９６の各枢着点は中間
部材４に設けられている。

【００７９】２つのＵ字形ばねが設けられている場合、
両Ｕ字形ばねは、中間部材４の周面に直径方向で互いに
向かい合って位置しており、つまり互いに１８０゜だけ
ずらされている。３つのＵ字形ばねが設けられている場
合（このことはやはりガスセンサ装置の使用場所が振動
の危険にさらされている場合に必要となる）、これら３
つのＵ字形ばねは互いに１２０゜だけずらされて配置さ
れている。

【００８０】図１９に示した実施例では、互いに整合し
た主軸線１３，４３の方向でも永続的に機械的に強固で
しかも容易に着脱可能な固定を、図１５に示したねじ山
結合部、図１６に示したバヨネット結合部、図１７に示
したスナップ結合部または図１８に示した旋回可能なＵ
字形ばねに対して択一的に、ガスセンサ１０に配置され
た側方の突起９８によって行うことができる。この突起
９８は、中間部材４に設けられた対応する側方の凹部９
９に突入して係止される。また、ガスセンサ１０に凹部
を設け、中間部材に突起を設けることも可能である。

【００８１】このような永続的に機械的に強固でしかも
容易に着脱可能な結合形式は、一種のボールジョイント
（Ｋｕｇｅｌｖｅｒｓｃｈｌｕｅｓｓ）の形で形成され
ると特に有利である。この場合、各突起９８には、ばね
弾性的に支承されかつ／または保持されたボールが組み
込まれており、このボールは結合時に、対応する凹部９
９に突入して係止され、結合解離時には従動して引き込
まれる。

【００８２】図１９に示した実施例のさらに別の特に有
利な形は、突起が環状隆起部として形成されていて、凹
部が、この環状隆起部に嵌合する環状溝として形成され
ていることにある。このような永続的に機械的に強固な
結合は手で容易に解離することができ、この場合、ガス
センサ１０は中間部材４に向かって少しだけ傾動させら
れるので、両主軸線がもはや整合しなくなり、これによ
り、環状隆起部が環状溝から外れるので、中間部材を引
っ張ることによってガスセンサを分離することができ
る。

【００８３】さらに図２０には、ガスセンサ装置をどの
ようにして１つのシステムに拡張することができるのか
が示されている。この場合、このシステムを用いると、
所定の最大値と所定の最小値との間にある、単個品毎に
互いに異なる外径を有する円筒状のガスセンサ１０を、
一定の内径を有する円筒状の各中間部材と組み合わせる
ことができる。

【００８４】このためには、各中間部材４が常に、ガス
センサ外径の最大値に等しい内径を有しており、さらに
各１つの中間リング２０が設けられている。この中間リ
ング２０の半径方向の幅Ｂは、中間部材４の内径と、ガ
スセンサ１０の各外径との間の差に等しい。それぞれ異
なる外径を有する、このようなガスセンサは、たとえば
種々異なる製造者のものであってよい。

【００８５】さらに、単に図２０に示したように中間部
材の機械的な安定性のために必要となる場合には、中間
部材の底面が、図３〜図１９に示したように唯一つの中
央の開口を有しているのではなく、適当に分配された複
数のガス通過開口を有していると望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスセンサの原理的な構造を示す断面図であ
る。

【図２】ガス流入・流出部に拡散バリヤを備えたガスセ
ンサの原理的な構造を示す断面図である。

【図３】図１に示したガスセンサの第１実施例を示す断
面図である。

【図４】拡散バリヤを必要とするガスセンサを備えた第
２実施例の第１変化形を示す断面図である。

【図５】第２実施例の第２変化形を示す断面図である。

【図６】第２実施例の第３変化形を示す断面図である。

【図７】第２実施例の第４変化形を示す断面図である。

【図８】図１に示したガスセンサで使用可能な特に有利
な実施例を示す断面図である。

【図９】図２に示したガスセンサで使用可能な特に有利
な実施例を示す断面図である。

【図１０】図３に示したガスセンサで使用可能な特に有
利な実施例を示す断面図である。

【図１１】図４に示したガスセンサで使用可能な特に有
利な実施例を示す断面図である。

【図１２】図５に示したガスセンサで使用可能な特に有
利な実施例を示す断面図である。

【図１３】図６に示したガスセンサで使用可能な特に有
利な実施例を示す断面図である。

【図１４】図７に示したガスセンサで使用可能な特に有
利な実施例を示す断面図である。

【図１５】中間部材とガスセンサとの結合形式の第１実
施例を示す断面図である。

【図１６】中間部材とガスセンサとの結合形式の第２実
施例を示す断面図である。

【図１７】中間部材とガスセンサとの結合形式の第３実
施例を示す断面図である。

【図１８】中間部材とガスセンサとの結合形式の第４実
施例を示す断面図である。

【図１９】中間部材とガスセンサとの結合形式の第５実
施例を示す断面図である。

【図２０】種々異なる直径を有するガスセンサと中間部
材とのための別の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング、 ２ ガス流入・流出部、 ３ セン
サ素子、 ４ 中間部材、 ５ ガス供給装置、 ６
フィルタ、 ７ ねじ山結合部、 ８ バヨネット結合
部、 ９ スナップ結合部、 １０ ガスセンサ、 １
１ ケーシングカップ、 １２ ケーシングカバー、
１３ 第１の主軸線、 ２０ 中間リング、 ２１ 拡
散バリヤ、 ３１ 電解質、 ３２ 作業電極、 ３３
基準・対向電極、 ３２′，３３′，３４′ 外部リ
ード線、 ３４ 第３の電極、４０ 固定部、 ４１
開口、 ４３ 第２の主軸線、 ５０ 結合部、 ５１
開口、 ６０ 範囲、 ９１，９２ 閉鎖部材、 ９
５，９６ Ｕ字形ばね、９８ 突起、 ９９ 凹部、
１２１ 内縁部

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気化学的なガスセンサ装置において、 ―第１の主軸線を有するガスセンサ（１０）が設けられ
   ており、 ―第１の主軸線と整合する第２の主軸線を有する中間部
   材（４）が設けられており、 ―前記ガスセンサ（１０）が、ガス流入・流出部（２）
   を備えたケーシング（１）内にセンサ素子（３）を有し
   ており、 ―該センサ素子（３）が、電解質（３１）と、それぞれ
   外部リード線（３２′，３３′）を備えた少なくとも１
   つの作業電極（３２）と基準・対向電極（３３）とを有
   しており、 ―前記中間部材（４）を介してガスセンサ（１０）が、
   測定したい被測定ガスを含有するガス混合物のためのガ
   ス供給装置（５）に、互いに整合する前記両主軸線の方
   向でも永続的に機械的に強固にしかも容易に着脱可能
   に、ただしこのために補助手段を使用する必要なしに固
   定されていることを特徴とする、電気化学的なガスセン
   サ装置。
2. 【請求項２】 フィルタ（６）が設けられていて、 ―該フィルタ（６）が、当該ガスセンサ装置を用いて測
   定したい被測定ガスをほぼ完全に通過させるが、しかし
   それ以外の、被測定ガスに対して付加的にセンサ素子
   （３）によって感知される別のガスをほぼ完全に引き留
   めるようになっており、 ―前記フィルタ（６）が、測定したい被測定ガスのため
   の拡散バリヤを成していないガス流入・流出部（２）
   と、中間部材（４）との間に配置されている、請求項１
   記載のガスセンサ装置。
3. 【請求項３】 前記フィルタ（６）が、ガス供給装置
   （５）またはセンサ素子（３）に面した側に、ガス混合
   物のための拡散バリヤ（２１）を備えている、請求項２
   記載のガスセンサ装置。
4. 【請求項４】 フィルタ（６）が設けられており、 ―該フィルタ（６）が、当該ガスセンサ装置を用いて測
   定したい被測定ガスをほぼ完全に通過させるが、しかし
   それ以外の、被測定ガスに対して付加的にセンサ素子
   （３）によって感知される別のガスをほぼ完全に引き留
   めるようになっており、 ―前記フィルタ（６）が、被測定ガスのための拡散バリ
   ヤ（２１）として形成されているガス流入・流出部
   （２）と、中間部材（４）との間に配置されている、請
   求項１記載のガスセンサ装置。
5. 【請求項５】 フィルタ（６）が設けられていて、 ―該フィルタ（６）が、当該ガスセンサ装置を用いて測
   定したい被測定ガスをほぼ完全に通過させるが、しかし
   それ以外の、被測定ガスに対して付加的にセンサ素子
   （３）によって感知される別のガスをほぼ完全に引き留
   めるようになっており、 ―前記フィルタ（６）が、ガスセンサ（１０）の内部
   で、該ガスセンサ（１０）の、ガス混合物のための拡散
   バリヤ（２１）として形成されたガス流入・流出部
   （２）と、センサ素子（３）との間に配置されている
   か、または ―前記フィルタ（６）が、ガスセンサ（１０）の内部
   で、該ガスセンサ（１０）の、ガス混合物のための拡散
   バリヤ（２１）を成していないガス流入・流出部（２）
   と、センサ素子（３）との間に配置されており、 ―後者の場合、前記フィルタ（６）が、やはり拡散バリ
   ヤを有していないか、または ―後者の場合、前記フィルタ（６）が、ガス供給装置
   （５）またはセンサ素子（３）に面した側に、ガス混合
   物のための拡散バリヤ（２１）を備えている、請求項１
   記載のガスセンサ装置。
6. 【請求項６】 ガスセンサ（１０）と中間部材（４）と
   が、ねじ山結合部（７）を介して、互いに整合する前記
   両主軸線（１３，４３）の方向でも永続的に機械的に強
   固にしかも容易に着脱可能に、ただしこのために補助手
   段を使用する必要なしに互いに結合されている、請求項
   １から５までのいずれか１項記載のガスセンサ装置。
7. 【請求項７】 ガスセンサ（１０）が、バヨネット結合
   部（８）の第１の部分を備えており、中間部材（４）
   が、バヨネット結合部（８）の対応する第２の部分を備
   えている、請求項１から５までのいずれか１項記載のガ
   スセンサ装置。
8. 【請求項８】 中間部材（４）がスナップ結合部（９）
   を備えており、該スナップ結合部（９）が、ガスセンサ
   （１０）もしくはガスセンサ（１０）とフィルタ（６）
   とを係止された状態で取り囲んでいる、請求項１から５
   までのいずれか１項記載のガスセンサ装置。
9. 【請求項９】 中間部材（４）が、旋回可能なＵ字形ば
   ね（９５，９６）を備えており、該Ｕ字形ばね（９５，
   ９６）が、ガスセンサ（１０）もしくはガスセンサ（１
   ０）とフィルタ（６）とを結合された状態で取り囲んで
   いる、請求項１から５までのいずれか１項記載のガスセ
   ンサ装置。
10. 【請求項１０】 ガスセンサ（１０）が、側方に突起
    （９８）または凹部を備えており、該突起（９８）また
    は凹部が、中間部材（４）に設けられた対応する側方の
    凹部（９９）または突起に係合して係止されている、請
    求項１から５までのいずれか１項記載のガスセンサ装
    置。
11. 【請求項１１】 前記突起が環状隆起部として形成され
    ており、前記凹部が前記環状隆起部に嵌合する環状溝と
    して形成されている、請求項１０記載のガスセンサ装
    置。
12. 【請求項１２】 ガスセンサが円筒状に形成されてお
    り、中間部材が円筒状に形成されている、請求項１から
    １１までのいずれか１項記載のガスセンサ装置。
13. 【請求項１３】 ケーシング（１）が、ケーシングカッ
    プ（１１）とケーシングカバー（１２）とから成ってい
    る、請求項１から１２までのいずれか１項記載のガスセ
    ンサ装置。
14. 【請求項１４】 前記フィルタ（６）が、ケーシングカ
    バー（１２）の内側に保持されている、請求項５から１
    ２までのいずれか１項記載のガスセンサ装置。
15. 【請求項１５】 請求項１２から１４までのいずれか１
    項記載の電気化学的なガスセンサ装置から成る、ガスセ
    ンサのためのシステムにおいて、ガスセンサが、単個品
    毎に所定の最大値と所定の最小値との間にある値を有す
    る種々異なる外径を有しており、 ―中間部材（４）が設けられていて、該中間部材（４）
    の内径が、ガスセンサ外径の最大値に等しく形成されて
    おり、 ―各中間リング（２０）が設けられていて、該中間リン
    グ（２０）の半径方向の幅（Ｂ）が、中間部材の内径
    と、ガスセンサの各外径との間の差に等しく形成されて
    いることを特徴とする、ガスセンサのためのシステム。