JPS6098350A - ガス検知装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電気化学的ガス検知器、電気化学的ガス検知
セル、このようなセルを用いたガス検知システム、およ
び、セル中において用いることのできるフィルタに関す
るものである。更に詳細にいうと、本発明は、電気化学
的硫化水素検知器。

電気化学的硫化水素検知セル、このセルを用いた検知シ
ステム、および、このセル中において用いることのでき
るフィルタに関するものである。本発明はまた、モジュ
ール部分から構成されるガス検知システムに関するもの
である。

〔従来技術〕

検知セルにおいて用いられる従来の電気化学的センサ（
これらのセンサは検知電極と基準電極とカウンタ（対向
）電極を有している）の例は、それぞれ１９７３年１２
月４日、　１９７５年１２月９日に発行され「電気化学
的検知セル」、「ガス検知および量測定装置」と題され
た、オスライ；ｙ　（Ｏｓｗｉｎ）等に付与された米国
特許第３，７７６．８３２号および第３，９２５．１８
３号に開示されている。上記電極は、従来型のもので、
高価でかつ通常の比較的高電圧で動作させなければなら
ない。

上記オスウィン等に与えられた特許第３，７７６．８３
２号は、３電極電気化学的ガス検知器を開示しており、
それは、他のガスと同様にＨ２Ｓ　＊　Ｃｏ　Ｉ　Ｃ１
２およびヒドラジンのような酸化可能なまたは還元可能
なガスを測定するのに用いることができる。

しかし、この公知のガス検知セルは、２つの欠点をもっ
ている。１つは、蒸発のため貯蔵寿命が限られてしまう
電解溶液が必要なことであり、もう１つは、セルが動作
する温度範囲が電解液の凍結の可能性のために限定され
てしまうことでおる。

電解溶液を用いる結果としての上記した欠点は、しばら
くの間黙認されてきた。「硫化水素検知用の電気化学的
セル」と題され、１９７９年１０月２日に発行されたタ
タリア（Ｔａｔａｒｉａ）等に付与された米国特許第４
，１６９．７７９号において、３電極でル中の電解溶液
を、それよりかなり低い氷点と蒸気圧を有する水溶性で
ない電解質で置き換えることが提案され、開示されてい
る。この電気化学的セルの３電極検知器は、比較的高価
な物質である、金または白金黒のカウンタ電極を含んで
いる。更に、白金の空気基準電極のバイアスに関して、
検知電極バイアスは３００　ｍＶ　〜１１００　ｍ　Ｖ
、望ましくは、５００ｍＶ〜１０００　ｍ　Ｖに維持さ
れ、その結果、多くのテスト環境に存在するかもしれな
い酸化可能な干渉物が誤まった反応を引き起こし、特異
性が減少してしまう。

電気化学的検出セルの他の例は、下記の米国特許に示さ
れている。

特許番号　発明者　発行口 笛４，０４０，８０５号　Ｎｅ１ｍ５　他　１９７７年
８月９日第４，０４８，０４１号　Ｄａｖｉｄ　他　１
９７７年９月１３日第４，１２７．４６１号　Ｐａｕｌ
ｅｎ　１９７８年１１月２８日第４．１８４，９３７号
　Ｔａｔａｒｉａ他　１９８０年１月２２日第４，２０
１，６３４号　５ｅｔｔｅｒ　１９８０年５月　６日Ｍ
４．２２７，９８４号　Ｄｅｍｐｓｅｙ他　１９８０年
１０月１４日ｉ　４，２３５，０９７号　Ｋｒ　ｉ　ｎ
ｇ　他　１９８０年１１月２５日第４．２７１．１２７
号　Ｄｔｌｌｅｒ　他　１９８１年６月２日背景技術と
しては、Ｊ、Ａ、ＰｌａｍｂｅｃＫによるｒ　Ｅｌｅｃ
ｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ＣｈｅｒｎｉｓｔｒｙＪ
　、Ｗｉｌｅｙ　−Ｉｎｔｅｒａｃｉｅｎｃｅ　ｒ　５
０−５１頁（二ニー、ヨーク市。

１９６３）が特に重要である。とれは、電気化学的検知
電極をその基準電極に関して一定の電位に維持するため
の、一般的にポテンショスタットと呼ばれている回路に
関するも−のである。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、検知電極、基準電極、および、カウン
タ電極を含む安定した比較的安価な電気化学的ガス検知
器を提供することである。

本発明の他の目的は、検知電極、基準電極、および、カ
ウンタ電極を含み、カウンタ電極は安価な材料でできて
いる電気化学的ガス検知器を提供することである。

本発明の他の目的は、検知電極、基準電極、および、カ
ウンタ電極を含み、カウンタ電極は、特にすぐれた選択
性を有し、址だ、低電圧レベルで動作することができる
、電気化学的ガス検知器を提供することである。

本発明の他の目的は、検知電極、基準電極、カウンタ電
極を有し、そのカウンタ′ｇＬｈは、安価な材料ででき
て２す、ガスフィルタおよび電解質を提供するために配
列された部材と動作的に関連している電気化学的センサ
を存する電気化学的ガス検知セルを提供することである
。

本発明の他の目的は、本発明のガス検知セルに有用なガ
スフィルタを提供することである。

本発明の他の目的は、本発明に一致して構成されたガス
検知器を自むガス検知システムを提供することである。

本発明の他の目的は、モジュール式で、かつ本発明によ
るガスセンサにおいてその部分として用いられるガス検
知システムを提供することである。

本発明の他の目的は、ガス検知器において用いることの
できる非水溶性電解質を提供することである。

本発明のガス検知器の態様では、検知電極、基準電極お
よびカウンタ電極を有し、そのカウンタ電極は、金、′
−１次は白金ではなくて、炭素でできている検知器が提
供される。この検知器は、とくに硫化水素を検知するの
に適している。

本発明は、炭素でできたカウンタ電極、検知電極および
基準電極を有する検知器の他に、フィルタ、電解質を供
給する手段、および、電極に対する導電性接続を含むガ
ス検知セルとしてもみることができる。

本発明は、ガス検知セルにおけるフィルタ、特に、ガス
検知セルに特に好適なフィルタによって構成されるもの
とみることもできる。このフィルタハ、少なくとも１つ
のジメチル・シリコン族。

少なくとも１つの化学的に不活性で、かたい材料（この
ような材料は、プラウエア州つイルミントン市のデコボ
ン社からＴｅｆｚｅｌ　の商標で売られている）、およ
び、少なくとも１つのポリプロピレン（ＰＰＥ）膜（市
販されている１間座の膜）の積層によって構成されてい
る。このフィルタは、電気化学的硫化水素検出器に関し
て特に有用である。

発明のフィルタの態様では、ガス検出セルの中のフィル
タおよび干渉物を除去することのできる物５またとえば
エタノールアミンで処理された耐火煉瓦を有する上記し
ｆｔ−積層によって構成されたフィルタとみることもで
きる。

更に他の態様では、本発明は、ポテンショスタット、な
らびに、炭素のカウンタ電極、検知電極および基準電極
を有するセンサ、電解質供給手段訃よびフィルタでＭＩ
−成されたガス検知セルを含むガス検知システムである
。このシステムは、硫化水素を検知するのに特に適して
いる。

本発明のモジュール方式の態様では、本発明は、環境と
連絡する開孔をその中に有し、その中に回路パッケージ
（好ましくはポットに入れられている）が配列されてい
るケースを含むものとみることができる。ガス検知セル
は、そのケースに着脱自在に、滑動自在に嵌合され、セ
ンサおよびそれに付随したいくつかの部分は、ハウジン
グの一部に着脱可能に連絡しており、そのハウジングは
電解質を蓄えるチャンバを有することもできる。フィル
タは、ケースの窓とセンサの間に置かれ、そのフィルタ
はセンサとともにそのケースから除去されて連絡しない
ようにすることができる。上記ハウジングは、バッテリ
を支持する１つまたは複数の仕切りをもっていてもよい
。

〔実施例〕 第１図および第２図を参照すると、適自なケースが参照
番号１０で一般的に示されており、その中には、電気化
学的ガスセンサとそれに付随した部品および回路が配置
されている。ケース１０は上部部材１１および下部部材
１２で構成され、２つの部材とも適当な成形されたプラ
スチック材料でできている。上部部材１１は、上部端壁
１３゜そこから下に延びる一対の離隔した側壁１４．お
よびそれら側壁の間で延び、それに対応した長さを有す
る裏面壁１５を含む単一部材で構成される。

裏面壁１５から離隔して、上部端壁１３から側壁１４の
間で延びる前面壁１６があり、それは側壁１４の長さの
約０．８倍の長さを有し、正面孔を残している。上部部
材１１はその下部端がおいている。側壁１４は各々、前
面壁１６の下部端とのそれぞれのつなぎ目でその中に形
成されたノツチ１１を有している。裏面壁１５はその下
部端に＠接して、溝１８（第２図）を有し、それは、そ
れぞれの側壁１４と裏面壁１５との交差点の付近の間で
延びるがそれより若干短い。

ケース１０を構成する第２部材１２は、前面壁１９と底
面端壁２０を有している。底面端壁２０は、長い移動止
め２１を備えており、それは部材１１の裏面壁１５の溝
１８と嵌合うようになっている。部材１２の前面壁１９
は一対の移動止２２を有しており、下に延びて、部材１
１の側壁１４のそれぞれのノツチ１γに嵌合うことかで
きるようになっている。部材１１および１２のそれぞれ
の前面壁１６および１９はそれぞれ切欠部２３および２
４を有し、これら切欠部は、下部部材１２が上部部材１
１にパチンとはめられた時、整合されて箱状クースＩＯ
Ｋ窓２５（第１図）をつくるようになっている。窓２５
は、検出されるべきガスを通過させている間、干渉物を
拒絶するためのフィルタが、電気化学的ガス検出器の動
作状態時に配置されうるようなサイズである。上部部材
１１の前面壁１６は、その上部右手部分の付近に窓を備
えていて、その中には液晶表示器である棒グラフ指示器
２６を見ることができる。指示器２６はプラスチックで
できたフレーム部材２７で囲まれている。そのフレーム
部材は、表示器を囲み、紙上敷き（ペーパオーバレイ）
を備えている。紙上ｉｔは、０から５０までのスケール
を構成するマークを有し、百方分率を示すＰＰＭという
文字が印刷されている。図示されているように、指示器
２６は上から下に延びる数多くの線３０を有しており、
本発明の特定例においてはガス剤、すなわち硫化水素の
約４０ＰＰＭの存在を照射を受けると示す。

上部壁１３は左端部に長方形の窓を備えており、そこを
辿してブザー３１が存在している。また、開口３２を通
して音が伝達され、セットされた所定レベルを超えたガ
ス剤、とくに硫化水素の存在を音で示すようになってい
る。上部壁１３は、元を通過させるプラスチック部材３
３が延びる第２の円形口を有しているので、光、たとえ
ば発光ダイオード（ＬＥＤ）から出た赤色光が通過して
、検出されるべきガス剤とくに硫化水素が所定の閥値レ
ベルにあるかまたはそれを越えたことを、視覚的に示す
ことができる。

上部部材１１の右側壁１４はゆ形の窓３４を有しており
、その下に、部材１１および１２と同じプラスチック材
料で作ることができ、その上に直立した棒部材３Ｇを備
えている滑動自在部材３５が配置されており、ユーザは
その棒部分３６に指で力を加えて閉位１１　（第１図）
から開位置（第２図）へそれを動かすことができる。右
側壁１４はまた円形口を備えたボタン部材３Ｔを有し、
ユーザはボタン部材３７を内側に押しつけて指示器をタ
ーン・オンして検知器の睨み出しを行なう。

部材１１の裏面壁１５の外側には一対のオス留め金（み
えない）を備えていて、わにロクリップ４１のようなも
のをその末端に担持している延長ストラップ４０上に配
置１（トされたメス留め金３８を受け入れるようになっ
ている。留め金３８は、壁１５の裏面で対応するオス留
め全土に配置されると、ユーザは、わにロクリップ４１
を用いて、ケース１０を衣類ベルトなどに都合よく着脱
可能に取り付けることができる。わにロクリップは同様
の目的を果たす他の留め金で代用できることはいう壕で
もない。

第２図にみられるように、窓状開口３４は、滑動自在部
材３５がその開位置に置かれると、セットスクリュー４
２．４３の頭を露出させる。これらのスクリュー４２．
４３は、それぞれの回路部品と連絡しており、液晶表示
器２６のゼロ調整およびスパン調整のために用いられる
。これらの特徴は、第４図に関連して更に詳しく説明す
る。

第２１に示されているように、４４で全体を示すプラス
チック材料の完全単一片でつくられたハウジングは、そ
れが、ユーザの指のわずかな圧力によって、ケース１０
の内面とそれに対向の外面との間のＭ振力に抗してケー
ス１０内に着脱自在に収納できる形成・寸法になってい
る。ハウジング４４は、第２図において右の方に示され
たチャンバ４５、および、圧の方に示され、チャンバ４
５の２倍の長さのチャンバ４６を含んでいる。ノ（ツテ
リ４７の一部が切入部を通して見えており、第２のバッ
テリ４８がチャンバ４６の外に示されている。もう１つ
のバッテリはチャンノく４６内に備えられており、第２
図に示された部材が動作のために組立てられる場合は、
バッテリ４８はチャンバ４６内のバッテリと接触してチ
ャンノ（４６内に配置される。両端に立上り部５１（第
２図にはその１つだけが見える）を有する弾性のある導
電性棒５０は、部材１２の壁２０に取り付けられ、それ
によってバッテリ４８とバッテリ４５との間の電気的接
続が得られる。これらのノ（ツテリは、第３のバッテリ
とともに、上部部材１１内に配置され、好ましくはその
中でガラス封止される回路に電圧を供給する。バッテリ
４γ、４８およびチャンバ４６内の第３バツテリの直列
接続からなる回路に対する電気接続は、それぞれリード
５１．５２が取り付けられているピン５３および５４を
介してその一対のリード５１．５２によって与えられる
。ビン５３および５４は、ビン５６〜５８も担持してい
るヘッダ５５によって担持される。ピン５６〜５８は、
６０によって示されたガス検知セルの回路部品と３つの
電極との間の電気接続を与える。ハウジング４４は、ま
た、ガス検出セル６０の下に空洞部を含んでいて、それ
は電解質の溜として用いられる。

ガス検出セル６０は積層フィルタ６１を有していて、そ
のフィルタはガス体とくに硫化水素（Ｈ２Ｓ）か通過し
たことを、干渉物をほとんどろ過すると同時に、検出す
る。図示されているようにフィルタ６１は、格子６２の
形で示された支持体を含んでいて、その対向側面にはＭ
ｌの膜６３および第２の膜６４が配列されている。好適
実施例においては、不活性物質、たとえば耐火レンガは
干渉物を除去できる物質のキャリアであるが、それは、
膜６４と６３の間の格子６２内に配置される。フィルタ
６１の栴造および性質の詳細は、第３図に関連して以下
に更に詳細に説明される。組立てにおいて、フィルタ６
１は、単一部品で４つのネジ６５（第２図、第３図）に
よって−緒に保持されているガス検出セル６０の部分の
上に配置されうる。とれらのネジはハウジング４４の穴
に延びており、またネジ切りされたインサート（ｍ込み
タッグ）がネジを受けるための穴に固定されていてもよ
い。したがって、フィルタ６１は、ガス検出セル６０の
全部品すなわち、その電極および支持体を構成する部材
でさえも除去しないで、容易に着脱、取替ができる。熱
論、実施例によっては、！６３．６４およびグリル６２
の４つの角付近に開口を設けて、そこを通過するネジ６
５でこれら部品をガス検出セル６０の他の部材上に配置
するのが望ましい場合もある。このような場合には、フ
ィルタ６１はネジ６５をはずさないで他の部品と別には
ずすことはできない１組立ての際、積層フィルタ６１は
窓２５（第１図）の下に配置されているので、監視され
るべきガス環境にさらされることになる。

明確にする目的て、第３商に分解図で示された電気化学
的ガス検知セルは、それの種々の部材か、相対的な厚さ
とくに膜およびフィルタ紙の厚さに関して釣合を失なっ
た状態で、示されている。

第３図にはハウジング４４の一部が示されている。、第
３図に見えている、ハウジング４４の平らな壬辰面には
、小さな長方形の導電板６６が見えている。導電板６６
の目的は、チャンバ４５（第２図）に配置されているバ
ッテリ４７　（第２図）と電気的に連絡している導電部
材を提供することである１、この平らな導電部材６６に
は、ピン５３に所定の極性の電圧を提供するように導電
リード５１が接続されている。また、同様の平らな長方
形板が、チャンバ４６（第２図）内のバッテリと導電リ
ード５２との間（したがってピン５４へ）の娠気的連絡
を与えるために与えられることに注意されたい。

第３図に示された電気化学的ガス検知セルは、ハウジン
グ４４内の凹所で構成された溜６１を含んでいて、その
中へ延びる長方形の窓１０が設けられている。その上に
は、大きさが窓ＴＯと対応する大きな中央部の開口を有
するガスケット６９が配置されている。ガスケット６９
は、シリコンゴムまたは他の類似の材料でできていれば
よい。

微孔性のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のよ
うな適当な材料の長方形シート１１がガスケット６９の
±におかれて、溜６７の前部を閉じてそこに電解質を含
ませる。ポリプロピレン（ＰＰＥ）でできた長方形スペ
ーサ７２は、開いた空間Ｔ３を作る連結された４本の脚
部から成っており、シー）７１の上に置かれる１、スペ
ーサ１２の垂直に延びる側脚はそこを貫通する各々１対
の開口１４を備えていて、したがって、スペーサ７２内
に作られた空間７３と監視されるべき環境との流体連絡
が可能となる。ハウジング４４の壁７５の内側表面とス
ペーサ７２の右側の垂直に延びる壁の間には隙間がつく
られている。同様の隙間は、スペーサ１２の垂直の左側
壁とチャンバ４６（第２図）を構成するハウジング４４
のその部分の対応する対向壁との間にも設°けられる。

したがって、空間７３は、クース１０（１０図）が気密
でないから、監視されるべきガス環ｉｌｌと連絡するこ
とになる。

シリコンゴム等でできていて中央に大きな窓をもつ長方
形のガスケット７６がスペーサ７２の上に置かれる。ポ
リプロピレン（ＰＰＥ）の膜７７がガスケット７６の上
に置かれ、更にその上に電極キャリア７８が置かれる。

電極キャリア７８は、薄いシートからカットして作られ
た微孔性のポリテトラフルオロエチレンの薄いシートで
ある。キャリア１８を形成するための材料の１つは、米
国メリーランド州エレクトンのＷ、Ｌ、Ｇｏｒｅ　ａｎ
ｄ　Ａｓ５−ｏｃｉａｔｅｓ　＋　Ｉｎｃ、からＧｏｒ
ｅ　−Ｔｅｘ　の商標で市販されている。キャリア７８
は一対の離島した電極８０および８１をもっていて、そ
れらは、それぞれ基準電極およびカウンタ電極として働
く、電極８０および８１の厚さは、かな）誇張されて示
されている。基準電極８０は延長部８２をもっていてそ
れは電極キャリア１８の上部端まで延びる。

同様に、カウンタ電極８１は、延長部８３をもっていて
それは電極キャリアＴ８の上部端まで延びる。基準電極
８０は白金でできている。本発明によるカウンタ電極は
炭素でできている。特に、テストされた実施例における
カウンタ電極は、次のようにして形成された。すなわち
、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末を、消
イオンされ、蒸留された水に入れて２３％の分散液をつ
くり、その分散液の約０．０３ｍＡを、カウンタ電極８
１．％−よびそれに付随した延長部がその上に形成され
るべきキャリアのその部分の上に置き、約２０〜２１ｍ
９の黒鉛をゆっくりその分散液に加え、次に、混合して
そのスラリーをカウンタ電極８１およびそれに付随した
延長部８３が形成されるべきキャリアのその部分に広げ
ることによって形成される。

基準電極８０およびそれに付随した延長部８２も同様に
して、約０．０１５１ｍの２３％分散液と約１２〜１３
１ｎ９の白金を用いて形成される。組立体は、次に、上
記材料をキャリア７８に焼結するために加熱され、延長
部８２および８３とともに電極８０および８１を形成す
る。電極８０および８１とそれぞれの延長部８２および
８３を形成する材料の相対比は厳密なものでなく実際に
はかなり変化しつるものである。

少なくとも一枚のフィルタ８４、すなわち、合体させら
れたポリエチレンまたはポリプロピレン膜、化学処理さ
れたファイバグラスフィルタベーパまたはフィルタベー
パのような電解質によって濡らされ得る不活性の絶縁体
が、その電解質に対し基準電極８２およびカウンタ電極
８１に並置されて上方へ延びる通路を与える目的で基準
電極８０およびカウンタ電極８１の上に配置されて、ケ
ース１０（第１図）の方位に関係なく電解質を基準電極
およびカウンタ電極に接触状態を維持する。

望ましくは、３枚位のフィルタが用いられるが、明確化
の目的で一枚だけが図示されている。

ポリプロピレン（ＰＰＥ）でできている電極スペーサ支
持体８５が電極キャリア７８の上に備えられ、その電極
スペーサ８５は中央に長方形の窓を備えている。電極支
持体８５はその上部端の上に水平に延びる部分８６をも
っており、その上にはヘッダ５５が配置されている、ヘ
ッダ５５および部分８６を通して延びるピン５６および
５８は、第３図ではみえないが支持体８５によってその
表面上で担持されうる導電性部材と接触している。

ピン５６および５８のそれぞれの延長部は、基準電極８
０およびカウンタ′電極８１のそれぞれの延長部８２お
よび８３に接触するように配置されているので、これら
の電極に対するｔ気的接触がつくられる。フィルタ８４
と同一・材料でできている不活性絶縁体である別のフィ
ルタ８７がポリプロピレン（ＰＰＥ）でできた電気支持
体８５と５［＆ｉキャリア８８との間に配置される。、
ギヤリア１８と同様の電極キャリア８８は微孔性のポリ
テトラフルオロエチレンのような適当なプラスチック材
料でできている。キャリア８８には、その前面に点線で
示された動作ずなわち検知電極９０が配置されている。

検知電極９０は上向きの延長部９１を含んでいて、それ
は、ヘッダ５５によって担持され、支持体８５の部分８
６を迎して延び導電性部材９２として示された、ピン５
１の一部に接触するようになっている３、検知電極９０
およびその延長部は、電極８０．８１およびそれらの延
長部８２゜８３と同様にして、約２９．５〜約３０．５
．Ｉｎ９の粉末状の金または白金、および、約０．０１
５＋Ｉ１ｇの２３％分散液を用いて、形成され、焼結さ
れる。これら材料の相対量は厳密なものでなく、かなシ
変化しうるものである。

長方形の窓が開いている長方形のガスケット９３が電極
キャリア８８の土に配置され、つづいて、その上に、金
属フレーム部材９４が配置される。

シート部材１１．、スペーサ１２．ガスケット７６゜膜
γ１および電極キャリア１８の各々は、−列にならんだ
開口９５をもっていて、それを通して、電気化学的セＪ
ｖが組立てられる時、芯９Ｇが延びる。芯９６は開口９
５を貫通しているが、それは、ハウジング４４下部にあ
る開口９７と一直線になっていて、電解質性６７と、基
準電極８０．カウンタ電極８１の各々と検知電極９０の
間の空間との間の流体連絡が得られる。、電解質は、フ
ィルタベーパ８４および８７の位置と機能により、検知
電極９０と他の電極８０．１の間の空間を浸透する。そ
れはケース１０（第１図）が正文以外に傾いてもそうな
る。

ハウジング４４の上部に形成した他の開口９８は、ガス
ケット６９．シート７１．スペーサ７２゜ガスクツドア
６、膜γＴ、電極キャリア７８および支持体８５の上部
中央部の対応する開口９９と一直線になっていて、それ
放電極間に導入されたガスが溜６１に流れ戻ることがで
きる。電極キャリアγ８の上部の開口は第３図には示さ
れていないが、延長部８２と８３の間に存在している。

シー）７１　、スペーサγ２．ガスケット７６、膜７７
゜電極キャリア７Ｂ、電極スペーサ８５．電極キャリア
８８．ガスケツ）・９３およびフレーム９４は、それぞ
れの角付近に開口１００を備えており、それらはハウジ
ング４４の４つのネジ切り開口１０１と一列に並んでい
る。これによって、上記長方形部材がお互いに密接して
配置され、４つのネジ６５が溜６１の上に積ツメ状態で
電気化学的検知セル部材を保持することができる３゜ 第２図にも示されたフィルタ６１がフレーム９４の上に
配置される。フィルタ６１は、ジメチルシリコンの膜６
３、上に述べた商標Ｔｅｆｚｅｌ　で売られている材料
のような化学的に不活性の実質的な剛体材料からなる窓
のあいた剛体支持体６２（望ましくは格子）、および１
喘厚のポリプロピレン（ＰＰＥ）でできた別の膜６４で
構成される。

ｉ６３は、ポリプロピレン（ＰＰＥ）の膜でもよく、こ
の場合は、パーミセル（ｐｅｒｍｓｅｌ　）材料でコー
トされた耐火レンガが剛体支持体６２の開口内に置かれ
る。耐火レンガは不活性で、硫化水素でない、干渉物を
除去できるエタノールアミンのようなパーミセル材料に
対する支持体となる。

膜６３は格子６２の一方の側に、その端部に塗られた適
尚な接着剤で固定される。Ｍ６４は格子６２の他方の側
に、その端部に塗られた接着剤で固定される。フィルタ
６２は、正立させて、真空オープン中で約り０℃〜約６
０℃の真空中で何時間もたとえば一晩中保持される。硬
化剤が次にポリプロピレン（ＰＰＥ）膜６４の端部に塗
布されて、少なくとも４時間の間乾燥される。部材６２
〜６４は、積み重ねられて、単一部材すなわちフィルタ
６１を構成する。装置が動作用に組み立てられる場合に
は、セルがケース１０の上部部材１１（第２図）に滑動
自在に押し込まれる前に、フィルタ６１はフレーム９４
土に配置されるので、フィルタ６１は最上部の膜６４と
ともに窓２５（第１図）の下に配置される。膜６３がポ
リプロピレン（ＰＰＥ）でできている場合は、積層は、
格子６２の開口内にコートされた耐火レンガを置き、そ
の後でその上に膜６４を置いて、更に膜６３および６４
の両方に端部に硬化剤を塗布することによって形成され
る。

第４図には、第２図で図示されたハウジング４４の一部
が点線で示されている。また基準電極８０゜カウンタ電
極８１および検知電極９０が、それらに対応したビン５
６〜５８とともに示されている。

更に、第２図には示さｉｔていない第３のバッテリ１０
２並びにバッテリ４７および４８に対応したビン５３お
よび５４が示されている。第１図に示されたブザー３１
も概略的に示されている。上述したように、本発明の回
路部品は、第１図のケース１０に入れられて配置される
。この回路部品は、コネクタ１０３〜１０１として第４
図に示された便利な導電性差し込みビンコネクタを含ん
でいる。これらのコネクタはケース１０（第１図）に配
置されて、導電性ビン５６〜５８．５４および５３がそ
こに挿入されてハウジング４４（第２図）が滑動自在に
ケース１０に挿入されたとき電気的接続を与えるように
なっている。差し込みコネクタ１０７は、第１図の回路
とバッチ！７４７．４８および１０２の直列接続からな
る電源パックとの間の基準のアース接続をつくり、差し
込みコネクタ１０６は電源パンクからの回路部品への正
の電源接続のためにある。回路は三端子の調整可能な電
流源１０８をもっていて、その正端子はコネクタ１０６
によって定められた正電圧点に接続され、その負端子は
、ダイオード１１０．固定抵抗１１１．固定抵抗１１２
、固定抵抗１１３からなる直列回路を介して基準のアー
スに接続されている。抵抗１１２の両端はそれぞれ端子
ＡおよびＢ　Ｋ接続されて、これらの１点がジャンパに
よって回ｆ）端子ＣおよびＤＫ後接続れるようになるの
で、抵抗１１２の大きさが選択でき、点ＡおよびＢのど
ちらかと点ＣおよびＢのどちらかとの接続をなして異な
ったガス体の検出ができるようになる。どちらの場合も
、抵抗１１２の大きさは、検出されるべきガス体に一致
して選択できる。実際、抵抗１１２はゼロでもよい場合
がある。図面では、端子Ａか端子りに接続され、端子Ｂ
は端子Ｃに接続されている。これらは硫化水素Ｈ２Ｓの
検出に用いられる。調整可能な電流源１０８の負端子は
、バイアス調整抵抗である可変抵抗１１４を介して、電
流源１０８の第３端子に接続されている。可変を流源１
０８の第３端子は、また、固定抵抗１１５およびこれに
直列接続されたポテンショメータ１１６を介しで基準ア
ースに接続されている。抵抗１１５とポテンショメータ
１１６の間の接合点はダイオード１１０のカソードと固
定抵抗１１１との接続点に等電的に接続されている。

回路は第１の演算ｊｉｔ幅器１１７を含んでいて、その
反転入力は差し込みコネクタ１０３およびビン５６ｒ介
して基準電極８０に接続されている。演ｑ−増幅器１１
７の非反転入力は、端子Ｃおよび端子Ｂを介して、固定
抵抗１１２と固定抵抗１１３との接続点に接続されてい
る。演算増幅器１１７の出力端子は、差し込みコネクタ
１０４およびビン５８を介してカウンタ電極８１に接続
されている。コンデンサ１１８が増幅器１１７の出力端
子と反転入力の間に接続される。

第２の演算増幅器１２０は、反転入力端子を有し、これ
は抵抗１２１．差し込みコネクタ１ｏ５およびピン５７
を介して検知電極９０に接続されている。

演算増幅器１２０の非反転入力端子は、端子りおよびＡ
を介して抵抗１１１と抵抗１１２との接続点に尋を的に
接続されている。第２の演算増幅器１２０の出力端子は
コンデンサ１２２を介してその反転入力端子に結合され
ている。そのコンデンサ１２２は抵抗１２３および感温
温度補償抵抗１２４とそれぞれ並列に接続されている。

第３の演算増幅器１２５は、その反転入力端子に直接接
続された出力端子を有する。第３の演算増幅器１２５の
非反転入力端子は第２の演算増幅器１２０の非反転入力
端子に接続されているので、演算増幅器１２０と１２５
とは同じ電圧レベルで動作する。第３の演算増幅器１２
５の出力端子は固定抵抗１２５を介して基準大地に接続
され、固定抵抗１２γを介して第４の演算増幅器１２８
の反転入力端子に接続されている。第４の演算増幅器１
２８の非反転入力端子は第２の演算増幅器１２０の出力
端子に導電的に接続されている。スパン調整のための可
変抵抗１３０は演算増幅器１２８の出力端子とその反転
入力端子の間に接続されている。

第５の演算増幅器１３１は、非反転入力端子を有し、そ
れは、固定抵抗１３２を介して第４の演算増幅器の出力
端子に４妥続されている。第５の演算増幅器１３１の非
反転入力端子は、固定抵抗１３３を介してアース基準１
Ｌ位に１妾続されている。演算増幅器１３１の出力端子
ｔ」：固定抵抗１３４を介して反転入力端子に接続され
、その反転入力端子は固定抵抗１３５を介してポテンシ
ョメータ１１６のワイパに接続されている。演算増幅器
１３１の出力端子は棒グラフ表示器のドライバ１３６に
接続されている。ドライバ１３６はスイッチ１３７を介
して正電圧点に接続される電力入力端子を有している。

そのスイッチ１３７は、ユーザが、監視されている外界
または他のガス環境において検出されるべきガス体、特
別の例では硫化水素の量的な表示を得たい場合にはいつ
でもボタン３１を押してターン・オンすることができる
。ドライバ１３６への一つの入力電力接続は固定抵抗１
３９を介して接地され、固定抵抗１３８は抵抗１３９お
よびドライバ１３６への２つの他の電力接続に直列に接
続されている。

演算増幅器１３１の出力端子は、更に他の演算増幅器１
４０の非反転入力端子に固定抵抗１４１を介して接続さ
れ、この非反転出力端子はまた固定抵抗１４２ヲ介Ｌテ
基準ア一ス電位の点に接続されている。演算増幅器１４
０の反転入力端子は固定抵抗１４４を介してポテンショ
メータ１４３のワイパに接続されている。ポテンショメ
ータ１４３は、基準アース電位の点と、ポテンショメー
タ１１６および固定抵抗１１５の電気的接続点との間に
接続されている。ダイオード１４５はスイッチ１３γと
演算増幅器１４０の反転入力端子の間に、ダイオード１
４５のカソードがその反転入力端子に接続されるように
して、接続される。演算増幅器１４０の出力は固定抵抗
１４７を介してＮＰＮ　ｌ−７ンジスタ１４６のベース
に接続されている。トランジスタ１４６のエミッタはア
ース基準電位の点に接続され、そのコレクタは、ブザー
３１を介して正電位の点に接続されている。

正電位の点は、スイッチ１３７．ダイオード１５０およ
び固定抵抗１５１からなる直列接続を介して、更に演算
増幅器１４８の反転入力端子に接続されている。演算増
幅器１４８の非反転入力端子は、固定抵抗１５２を介し
てアース基準電位の点に接続されており、他の固定抵抗
１５３を介してリップル・キャリー二進カウン、！２１
５４の出力端子に接続されている。カウンタ１５４は、
それぞれコンデンサ１５５゜固定抵抗１５６および固定
抵抗１５１を介して共通の回路点に接続され／こ３つの
他の端子をもっている。

更に他の演よλ増幅器１５８はカウンタ１５４からの出
力に接続された非反転入力端子をもっており、それの反
転入力端子ｔ」、それの出力端子に直接に導１↓１゜的
に接続されている１、その出力端子は、液晶棒グラフ表
示器１６０のＪ、Ｉフ面に導電的に接続されている３、
カウンタ１５４はパルス出力をもつ発振器さして働くよ
うに構成されており、そのパルス出力はそれぞれ演算増
幅器１４８および１５８奮介してＬＥＤ　１６６のオン
・オフと、液晶棒グラフ表示器１６０の付勢とを行なう
。液晶棒グラフ表示器１６０は、ドライバ１３６からそ
れぞれのコンデンサ１６７を介して１０個の入力を受け
ており、各入力は、検出されるべきガス体、−・例では
硫化水素のたとえば０〜５０ＰＰＭの個々の増大するレ
ベルの検出と関連しでいる。

液晶表示器１６０に対する１１番目の入力信号はＰＮＰ
　Ｉ−シンジスタ１６１から供給される。ＰＮＰトラン
ジスタ１６１のコレクタは、コンデンサ１６２を介して
液晶表示器１６０の９香目の入力に接続されている。ト
ランジスタ１６１のエミッタはアース基準電位の点に直
接接続されており、また、そのベースは固定抵抗１６３
を介して演算増幅器１４８の出力端子に接続されている
。演算増幅器１４８の出力端子は固定抵抗１６４を介し
てその反転入力に接続され、別の固定抵抗１６５を介し
て発光ダイオード１６６に接続されている。発光ダイオ
ード１６６のカソードはトランジスタ１４６のコレクタ
に接続されている。発光ダイオード１６６は、それが演
算増幅器１４８から入力が与えられ、トランジスタ１４
６がターン・オンする時はいつでも点滅する。このトラ
ンジスタは、検出されるべきガス体の濃度の閾値（ポテ
ンショメータ１４３のセットによって決定される）でタ
ーン・オンする。ブザー３１もまたトランジスタ１４６
の導通によってターン会オンする。

液晶表示器１６０に対する１１番目の入力信号は、バッ
チＩＪ　４７　、４８および１０２の状態を監視するた
めのものである。表示器１６００９番目の棒は、検出さ
れるべきガス体のレベルを表示するのにボタン３１を押
しスイッチ１３１を閉じて表示器１６０がめられなかっ
た時はいつでも、見えるようになる。そしてそれはバッ
テリ電カッくツクか十分に高い電圧レベルをもっている
ことを示す。スイッチ１３１が閉じられると、表示器１
６０の９番目の棒は電力バック電圧レベルを示す信号に
よってもはやターン・オンされず、１番目から１０番目
の棒が、硫化水素の濃度がＯＰＰＭから５０ＰＰＭが増
大するにつれて次々と見えるようになる。

可変抵抗１１４によって与えられるバイアス調剤および
ポテンショメータ１４３によって与えられる閾値調整は
、検出されるべき個々のガスがいったん選ばれると、初
期テストおよび組立て時に設定される。ポテンショメー
タ１１６によって与えられるゼＯ調整および可変抵抗１
３０によって与えらするスパン調整は、定期的にたとえ
ば一週間に一度標準のガス濃度を用いてなされる。

硫化水素の濃度を測定するのに用いられた、第４図の回
路の実施例において、回路部品の値は次のようなもので
あった。

可変抵抗１１４・・・ＩＫΩ　コンデンサ　１１８・・
＠０，１μＦＩ′１３０−１１・１００ＫＯコンデンサ
　１２２０・０．１μＦ抵抗　１１１・・・２．４にΩ
　コンデンサ　１５５・・・４７０μＦ”　１１２・Φ
・１．５にΩ　ポテンショメータ１１６・・・１０００
ｆＣＱ″　１１３・・・３．６にΩ　ポテンショメータ
１４３・・・１００にΩ″　１１５・・Φ６．８にΩ ″　１２１・・・１５０Ｋｆｌ ’　１２３・−４１Ω ”　１２４”ＩＲＱ（２５℃ニテ） １　１２６・０２４にΩ ”　１２γ−−−２４にΩ ”　１３２・・・１００にΩ ″　１３３・・・１００ＫＱ ”　１３４−−−Ｉ　ＭＱ ″　１３５・・・ＩＭΩ ”　１３７−　・３．３にΩ ”　１３８・会・５，６にΩ ”　１４１−”−１００Ｉ（Ｊ１ １１４２・・・１００ＫＱ ”　１４４・Ｑ・ＩＭΩ “　１４７−・・２，２にΩ ”　１５１・・・５．６ＭΩ ″　１５訃・１８にΩ ”　１５３−−−２４にΩ ’　１５６−−−１．２ＭＯ ”　１５７−　・５．６ＭΩ ″　１６３−−−４７にΩ ”　１６４−−−２２ＭＱ ”　１６５・■２００Ω １実施例における演算増幅器１１７　、１２０　、１２
８および１２５は、Ｉｎｔｅｒｓ　ｉ　１社から入手で
きるＩＣＬ７６４２ＢＣＰＤのそれぞれの部分で実現で
きる。演算増幅器１３１　、１４０　、１４８および１
５８もＩｎｔｅｒｓｉ１社から入手できるＩＣＬ７６４
２ＢＣＰＤのそれぞれの部分で実現できる。実施例にお
けるカウンタ１５４はＮａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍｌｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ社から入手できるＣＤ４０６０である。

調整可能電流源１０８はＮａｔｉｏｎａｌＳｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ社から入手できる三端子源ＬＭ１３４で
ある。上記した集積回路のビンの数は第４図に示されて
いる。

棒グラフ表示器のドライバ１３６はＮａｔｉｏｎａｌＳ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社から入手できるＬＭ３９１
４　である。液晶棒グラフ表示器１６０は、１０個の信
号入力をもつ従来の表示器である。なお、１０個の信号
入力のうちの１つは、表示器が検出されるべきガス体の
一度を監視するのに用いられていない時、バッテリ電圧
を監視するのに用いられる。

本発明によって構成された電気化学的ガス検知器は、金
または白金カウンタ電極を用いる従来の検知器に較べて
２つの顕著な改良をなす。本発明による電気化学的ガス
検知セルおよび電解質の形状によって、低い電位で検知
電極を動作させることができる。炭素カウンタ電極を用
いることによって２つの顕著な利Ａ’＋ｉ、　％すなわ
ち、低コストおよびそ耐性が得られる。従来の検知器で
用いられた金または白金粉末は、本発明による検知器に
おいて用いられた炭素よりも１０００倍以上も高価であ
る。電極で用いられる貴金属のコストが検知器のコスト
の大部分を占めるので、貴金属を炭素で置き代えること
はかなりの節約になる。白金または金電極がある種のテ
スト環境で通常見出される化合物によって容易にダメに
されることは当業者には周知の事実である。本発明にお
いて用いられる炭素カウンタ電極は、貴金属電極を不活
性にする化合物の大部分に耐性を有する。

白金空気基準電極に対して、本発明の検知セルの検知電
極バイアスを３００ｍＶ以下実施例では約２５０ｍＶで
動作するようにすることによって、本発明による電気化
学的セルは、３００ｍＶ以上の電圧領域、実施例では２
５０ｍＶで酸化されるどんな干渉ガスに対する検知器の
応答も除去するので、検出器の特異性を増すことができ
る。

上に述べたように、抵抗１１２は望ましく線端子Ａ〜Ｄ
を介して演算増幅器入力に接続されるので、第４図の回
路は容易に他の種のガス剤全検出するために修正すると
七ができる。いくつかの場合には、コンデンサ１２２お
よび温度補償抵抗１２４もま　・た他のガス剤用に回路
を修正するために変更できる。抵抗１１２　、１２４お
よびコンデンサ１２２の値は、ガス剤が硫化水素である
時用いられる。

電解質は、（１）プロピレン炭酸塙、または、（２）ｎ
−メチル−２ビロリジｙ　（ｎ　−ｍｅｔｈｙｌ　−２
−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ　）のどちらかと、支持電解
質としての導電性の融和性塩の１つからなる非水溶性の
電解質でよい。このような融和性塩の１つはテｉラブチ
ル嗜アンモニウム・テトラフルオロホウ酸塩（ｔｅｔ＋
ｒａｂｕｔｙｌ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｔｅｔｒａｆｌｕ
ｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＴＢＡ　ＢＦ４）である。溶剤と
して（２）の物質を用いる電解質が望まれ、硫化水素検
知器に訃いて特に有用な新規な電解質である。

上記した説ＥＡおよび添付の図面は、本発明の例示的な
実施例に関するものであるが、限定するためでなく説明
の便宜のために用いられる。数多くの他の実施例および
変更が、本発明の精神および添付の特許請求の範囲から
離れることなく可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はケースの概ａｉ図であって、ケース内には、ガ
ス検知器とそれに付随した電気化学的ガス検知セルを構
成する部材および回路が配置され、ケースはユーザがそ
れを衣類に取り付けることが可能となるわにロクリツプ
に結合されている。 第２図は、第１図に示されたケースの分解図であって、
そこに配置された部品のいくつかの相対位置が示されて
いる。 第３図は、本発明に従って構成された電気化学的ガス検
知器を含み、第１図および第２図に示されたケース内に
配置できるガス検知セルの実施例の分解図である。 第４図は、第３図に示されたガス検知セルの電極に接続
されうる回路の概略図であって、回路はポテンショスタ
ンドおよび信号処理回路として働くように々つでおり、
その信号処理回路は検出されるべきガス剤の存在の関数
としての可視および可聴の出力信号を供給する。また電
極は概略的に示されている。 １０・・・・ケース、１１・・・・上部部材、１２・嚇
・・下部部材、４４・・・・ノーウジング、８０・・・
・基準電極、８１・・・φカウンタ電極、９０・・・・
検知電極、６１・・・・積層フィルタ、１３６・・１１
Ｑドライバ、１６０・・・・棒グラフ表示器。 特許出願人　アライド・コーポレーション代理人　山川
政樹（ほか２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）検知電極（９０）　、基準電極（８０）およびカ
   ウンタ電極（８１）を含む電気化学的ガス検知装置であ
   って、前記カウンタ電極（８１）は炭素でできているこ
   とを特徴とするガス検知装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載のガス検知装置であっ
   て、電極キャリア（７８）を含み、前記カウンタ電極（
   ８１）は、前記キャリア（１８）上に、グラファイトと
   ポリテトラフルオロエチレンの合成物でできていること
   を特徴とするガス検知装置。 （３）電気化学的なガス検知装置であって、検知電極（
   ：９０）　、互いに離隔して配置された基準電極（８０
   ）およびカウンタ電極（８１）　、前記検知電極（９０
   ）と前記カウンタ電極（８１）の間および前記検知電極
   （９ｏ）と前記基準電極（８０）との間のそれぞれの空
   間に電解液を供給するための手段−（６７，９６，８４
   ，８７）を有するガス検知器と；前記基準電極（８ｏ）
   に関して前記検知電極（９０）の電圧を維持するだめの
   回路手段（１１７）と；前記セルからの出力に応答して
   、監視されるべきふん囲気における少なくとも１つのガ
   スの表示を与える手段（１２０、１２２、１２３）を含
   み、前記カウンタ電極（８１）は炭素でできていること
   を特徴とするガス検知装置。 （４）特許請求の範囲第３項記載のガス検知装置であっ
   て、前記回路手段（１１７）は、３００ｍＶ以下に前記
   電圧を維持するための手段（１０８、１１０〜１１５）
   を含むことを特徴とするガス検知装置。 （５）特許請求の範囲第３項記載のガス検知装置であっ
   て、前記回路手段（１１７）は前記電圧を約２５０ｍＶ
   に維持するだめの手段（１０８、１１０〜１１５）を含
   むことを特徴とするガス検知装置。 （６）特許請求の範囲第３項記載のガス検知装置であっ
   て、前記電解液は、ｎ−メチル−２ピロリジンと少なく
   とも１つの導電性塩を含むことを特徴とするガス検知装
   置。 （７）特許請求の範囲ｒＢ６項記載のガス検知装置であ
   って、前記導電性塩は、テトラブチル・アンモニラム・
   テトラフルオロホウ酸塩を含むことを特徴とするガス検
   知装置。 （８）電解液を含む溜（６７）、該溜（６１）と流体で
   つながっている電気化学的ガス検知器、該ガス検知器上
   に取りはずし可能に配置されたガスフィルタ（６１）、
   および、前記ガスセンサに結合された回路（１１７゜１
   ２０　、１２２　、１２３　）を含むガス検知装置であ
   って、監視されるべきガス環境との連絡を与える窓（２
   ５）をもち、前記回路（１１７、１２０、１２２、１２
   ３）、前記溜（６７）を含むハウジング、および前記電
   気化学的ガス検知器を含むケース（１０ンを有し、該ケ
   ースは前記ハウジングを挿入できるように内部が形成さ
   れ、前記ケース内の前記回路（１１７、１２０、１２２
   。 １２３）は、第１および第２の核数個の導電性コネクタ
   （５５）によって前記ハウジング（４４）内の前記電気
   化学的検知器に接続され、前記第１および第２のコネク
   タは、前記ハウジング（４４）が前記ケース内に取りは
   ずし可能に配置されるとき、滑動自在に相互接続されて
   おり、前記フィルタ（６１）は、前記ハウジング（４り
   が前記ケース（１０）内に挿入された時点で前記窓（２
   ５）と前記ガス検知器の間に配置されることを特徴とす
   るガス検知装置。