JPS60105953A - 電気化学式ガスセンサ - Google Patents

電気化学式ガスセンサ

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Publication number
JPS60105953A
JPS60105953A JP58213483A JP21348383A JPS60105953A JP S60105953 A JPS60105953 A JP S60105953A JP 58213483 A JP58213483 A JP 58213483A JP 21348383 A JP21348383 A JP 21348383A JP S60105953 A JPS60105953 A JP S60105953A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
transmission film
permeable membrane
window
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP58213483A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Ishichi
石地 徹
Yukio Nakamura
幸男 中村
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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Filing date
Publication date
Application filed by Riken Keiki KK filed Critical Riken Keiki KK
Priority to JP58213483A priority Critical patent/JPS60105953A/ja
Publication of JPS60105953A publication Critical patent/JPS60105953A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

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】 この発明は、透過膜を透過してきたガスを電極で酸化還
元することによりガスの濃度等を検出する電気化学式ガ
スセンサに関する。
従来、前述のようなガスセンサ、例えば酸素センサとし
ては、実開昭56−14..4351号公報に記載され
ているものが知られている。このものは、第1図に示す
ように、電解液(1)が収納され窓(2)が形成された
容器(3)と、容器(3)に固定されたキャップ(4)
と、キャップ(4)の容器(3)に対向する内面に張架
され前記窓(2)を閉止しかつ酸素を透過させる透過膜
(5)と、透過膜(5)の電解液(1)に接する内面に
密着するよう窓(2)の外側に配置されたドーム状の電
極としての陰極(6)と、前記キャップ(4)の内面に
形成された凹み(7)に収納され透過膜(5)を陰極(
6)の周縁部に押し付ける弾性部材からなるプラグ(8
)と、を備えている。そして、このものは、透過膜(5
)を透過し陰極(6)に達した酸素を該陰極(6)によ
って還元し、この還元反応の際発生する電流を取り出し
て酸素濃度を測定するようにしている。
しかしながら、このものは、陰極(6)の位置固定のた
めに、窓(2)の周囲の容器(3)に膨出部(9)を形
成し、との膨出部(9)に陰極(6)を被せて位置決め
しているが、このような方法では陰極(6)がぐらつい
て位置決めが充分なものではない。このため、前述のセ
ンサにあっては、接着剤等を使用して陰極(6)を容器
(3)に固定しなければならず、製造工程が複雑でかつ
高価になるという問題点がある。このような問題点を解
決するために、従来、第2図に示すように、前記窓(2
)を段利き孔にするとともに、前記陰極(6)をこの窓
(2)の大径部(2a)内に圧入して位置決め固定する
ものが提案されている。この結果、陰極(6)の一部又
は全部が容器(3)の表面より埋没することになるが、
このような状態下において前述した実開昭56−144
351号公報に記載されたキャップ(4)、透過膜(5
)、プラグ(8)をそのまま適用しても、透過膜(5)
を陰極(6)の一部にしか、あるいは全く密着させられ
ないことになる。その理由は、プラグ(8)を凹み(7
)に収納した後キャップ(4)に透過膜(5)を張架す
るため、プラグ(8)はキャップ(4)の内面から突出
できず、この結果、プラグ(8)は透過膜(5)を埋没
した陰極(6)に押し付けることができないからである
。これにより、透過膜(5)と陰極(6)との間に位置
する層状の電解液(1)の厚みが場所によって大きく異
なり、酸素濃度が一定でも陰極(6)に到達する酸素量
が変化してセンサの出力が変動するという問題点がある
この発明は前述の問題点に着目してなされたもので、陰
極が窓内に配置されている場合においても透過膜を陰極
表面の大部分に密着させ、これらの間に介在する電解液
層の厚みを均一に保持することを目的としている。
このような目的は、電解液が収納され窓が形成された容
器と、容器の窓を閉止しガスを透過させる透過膜と、透
過膜の電解液に接する内面に密着して窓内に配置され透
過膜を透過してきたガスを酸化還元する電極と、を備え
た電気化学式ガスセンサにおいて、前記透過膜をリング
に張架するとともに該リングを窓の周囲の容器に取り付
け、さらに、ゴムリングを透過膜を介して電極の周縁部
に押し付けるようにす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3.4図において、(1))は両端開口がそれぞれ端
板(121(+ 3)によって閉止された円筒状の容器
であり、この容器01)内には電解液04)が収納され
ている。前記容器(11)の端板(I2)中央には段利
きの窓(15>が形成され、この窓Cl5)は大径部(
15a)と小径部(15b)とを有して℃・る。([6
)はドーム状で複数の貫通孔が形成された電極としての
陰極であり、この陰極α6)は例えばステンレス鋼に貴
金属(金)のメッキを施すことにより形成される。この
陰極06)はその突出側が外側を向くようにして窓(1
5)の大径部(15a)に圧入され、その周縁が段差(
15c)に圧接する。
窓(15)の周囲の端板02)外面にはリング溝07)
が形成され、このリング溝(17)にはリング(I8)
が収納されている。このリング(18)の外端面には、
第4図に詳示するように、弗素樹脂フィルム、ポリエチ
レンフィルム等からなるガス透過性の透過膜(t9)の
周縁が接着剤によって貼着されて張架されている。この
結果、前記窓(15)はこの透過膜(19)によって閉
止され、電解液(14)がこの窓(15)を通って流出
するのが阻止される。また、この透過膜佃の電解液04
)に接する内面には陰極(16)の外面が密着するとと
もに、これらの間に陰極(t6)の貫通孔を通って雪解
液(14)が流入し極薄の層が形成される。前記端板(
12)には透過膜(19)を覆う押え板(20)が複数
のネジ01)により着脱自在に取り付けられ、この押え
板(20)の内面中央部には凹み(22)および凹み(
221と押え板(20)外面とを連通ずる通路(23)
が形成されている。この凹み(22)にはゴムリング(
24)が収納され、このゴムリング(24)は押え板(
20)により透過膜0(2)を介して陰極(I6)の周
縁部に押し伺けられて大径部(15a)と陰極(16)
との間を埋めるよう変形し、これにより、透過膜09)
は陰極(16)表面の大部分に均一に密着し、これらの
間の電解液(14)層の厚さが均一となる。(25)は
一端が陰極(1G) K接続されたリード線であり、こ
のリード線(25)は電解液(14)中を延びて端板(
13)から引き出され、他端に出力端子(26)が設け
られている。(271は電解液04)中に浸漬された陽
極であり、この陽極(2旧よ、例えば鉛からなる。
この陽極(271に一端が接続されたリード線(28)
も端板03)から引き出され他端に出力端子(29)が
設けられている。これらのリード線f251 (281
間には温度補償用のサーミスタ(301が接続されてい
る。前記容器01)の周壁(lla)には開口(31)
が形成され、この開口(31)は開口t31)周囲の周
壁(11a)外面に付着された弗素樹脂フィルム、ポリ
エチレンフィルム等の圧力調整膜(32)によって閉止
される。そして、この圧力調整膜C,つZは電解液(1
4)の圧力変動、例えば気泡膨張による圧力上昇、に応
じて変形し、電解液α4)の内圧をほぼ一定に維持する
。前記端板(13)には電解液04)を注入する注入口
(33)が形成され、この注入口(33)にはパツキン
(34)を介してビス(3(5)がねじ込まれて栓がさ
れている。前述した容器(11)、電解液04)、陰極
(16)、陽極(27)、透過膜(1,9)、リング0
8)、押え板(20)、ゴムリング(24)、リード線
r251 (2g)、サーミスタ(30)、ビス(35
)は全体としてセンサ本体(支))を構成し、このセン
サ本体(36)は外からの刺激に対して弱いが酸素セン
サとしての機能を完全に備えている。この結果、このセ
ンサ本体(36)のみで出力検査を行なうことができる
(371は有底円筒状のボディであり、このボディ(3
η内にはセンサ本体(36+が端板(12)側から収納
されている。
端板(I2)側容器(II)の外面とボディ13n内面
との間には01Jング(38)が介装されて℃・る。ボ
ディ(37)の開口側内面には環状溝(、+9)が形成
されている。(4■はキャップであり、このキャップ(
40)はボディ(37)の開口部を閉止するもので、外
周に形成された環状の突条(4υが環状溝439+に嵌
入することによりボディ(37)にワンタッチで着脱自
在に取り付けられる。前記ボディ(3看の底壁(37a
)中央には通路(23)に連通ずる孔(42)が形成さ
れ、この孔(421、通路(23)、凹み(22)を通
じて酸素が透過膜(19)に導びかれる。前記ボディ(
3ηの底壁(37a)内面と押え板(20)との間には
空隙(43)が形成されているが、この空隙(43)に
気体(酸素)が滞留しないように前記ボディ(37)の
底壁(37a)および端板(12)側周壁(37b)に
複数の対流用の小孔(44)が形成されている。これに
より、濃度に変動があったとき、空隙(43)内の気体
が直ちに入れ替わり、測定の応答性が向上する。前述の
ようにセンサ本体(36)を、このセンサ本体(36)
とは別個のボディ(3η、キャップ(4(υ内に収納す
るようにしたので、圧力調整膜(34を外部刺激から保
護できるとともに、センサ本体(36)が同一でも異な
った位置のボディ(37)、キャップ(401からリー
ド線(25)081を引き出すことができる。
次に、この発明の一実施例の作用について説明する。
まず、酸素濃度を測定する勿体又は液体を孔(42)、
通路(23)、凹み(22)を通じて透過膜(19に導
びくと、酸素が透過膜(円を透消し、透過膜o9)と陰
極1116)との間の電解液04)層に供給される。こ
のとき、この電解液(1イ)層は前述のように均一な厚
さであり、しかも、陰極(I6)の大部分をカバーして
いるので、前記酸素濃度に正確に対応した充分な量の酸
素が電解液(I4)層を拡散して陰極06)に到達し、
陰極(I6)において還元される。これにより、陰極(
16)と陽極(2η間にガルバニ電流が流れ、この電流
がサーミスタ(3t11を流れることにより出力端子(
2G)(291間に酸素濃度に比例した電圧が現われる
。このセンサ出力を電圧計等で読み取れば、酸素濃度を
測定することができる。なお、透過膜(I9)の破損等
の場合には、ボディC37+、キャップ(40)がらセ
ンサ本体(361を取り出した後ネジ(2J)を緩めて
押え板(2o)を取り外し、次に、ゴムリング(24)
を外した後リングα8)をリング溝(17)から抜き出
すことにより、透過膜aωが張架された新しいリング0
槌と容易に交換できる。
なお、前述の実施例は、この発明をガルバニ電池方式の
ガスセンサに適用した場合について説明したが、この発
明は定電位電解方式、ポーラログラフ方式、電量方式、
溶液電導度方式等のガスセンサにも適用することができ
る。また、この発明にあってはガスの種類により電極で
酸化することもある。
以上説明したように、この発明によれば、陰極が窓内に
配置されている場合においても、透過膜を陰極表面の大
部分に密着させ、これらの間に介在されている電解液層
の厚みを均一に保持できるので、大出力のセンサ出力を
得ることができるとともにこのセンサ出力をガス濃度に
正確に比例させることができる。
【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の一例を示す要部
断面図、第2図は電極(陰極)を窓内に配置した状態を
示す断面図、第3図はこの発明の一実施例を示す断面図
、第4図は電極(陰極)近傍の拡大断面図である。 01)・・・・・・容器 04)・・・・電解液(15
)・・・・・・窓 (16)・・・・・電極(陰極)(
18)・・・リング 卸・・・・・透過膜(241・・
・・・・ゴムリング 特許出願人 理研計器株式会社 代理人 弁理士 多 1)敏 雄 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電解液が収納され窓が形成された容器と、容器の窓を閉
    止しガスを透過させる透過膜と、透過膜の電解液に接す
    る内面に密着して窓内に配置され透過膜を透過してきた
    ガスを酸化還元する電極と、を備えた電気化学式ガスセ
    ンサにおいて、前記透過膜をリングに張架するとともに
    該リングを窓の周囲の容器に取り付け、さらに、ゴムリ
    ングを透過膜を介して前記電極の周縁部に押し付けるよ
    うにしたことを特徴とする電気化学式ガスセンサ。
JP58213483A 1983-11-14 1983-11-14 電気化学式ガスセンサ Pending JPS60105953A (ja)

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JP58213483A JPS60105953A (ja) 1983-11-14 1983-11-14 電気化学式ガスセンサ

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JP58213483A JPS60105953A (ja) 1983-11-14 1983-11-14 電気化学式ガスセンサ

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JPS60105953A true JPS60105953A (ja) 1985-06-11

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ID=16639941

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JP58213483A Pending JPS60105953A (ja) 1983-11-14 1983-11-14 電気化学式ガスセンサ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100497463B1 (ko) * 2003-04-01 2005-07-01 (주)바이오텔 산소 센서
KR100629683B1 (ko) * 1999-11-02 2006-09-29 김태진 필름의 산소 투과도 측정 장치 및 이를 이용한 산소투과도 측정방법
JP2014199232A (ja) * 2013-03-30 2014-10-23 新コスモス電機株式会社 電気化学式ガスセンサ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5832459B2 (ja) * 1978-06-07 1983-07-13 宮川化成工業株式会社 蓄電池電槽の製造方法

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