JPH0334823B2 - - Google Patents
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- JPH0334823B2 JPH0334823B2 JP58215553A JP21555383A JPH0334823B2 JP H0334823 B2 JPH0334823 B2 JP H0334823B2 JP 58215553 A JP58215553 A JP 58215553A JP 21555383 A JP21555383 A JP 21555383A JP H0334823 B2 JPH0334823 B2 JP H0334823B2
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- sensor
- gas
- working electrode
- permeable membrane
- metal case
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/404—Cells 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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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、気体透過膜を透過したガスを電解
液中に設置した作用極で酸化又は還元することに
よりガスの濃度を検知する電気化学式ガスセンサ
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electrochemical gas sensor that detects the concentration of gas by oxidizing or reducing the gas that has passed through a gas permeable membrane with a working electrode placed in an electrolytic solution.
従来、前述のような電気化学式ガスセンサとし
ては、例えば実開昭56144351号公報に記載されて
いるものが知られている。このものはプラスチツ
ク製のボデイ内に電解液を収納するとともに第
1、第2電極(作用、対電極)を電解液中に設置
し、気体透過膜を透過してきたガス、例えば酸
素、の濃度に対応する信号を第1、第2電極間で
検出するようにしたものである。しかしながら、
このものは、ボデイがプラスチツクスから形成さ
れており、しかも、ガスセンサのインピーダンス
が高いため、電気信号を発生する電極およびこの
信号を伝達するリード線が外部の電気ノイズの影
響を受けやすく、この結果、センサの出力信号に
誤差が生じるという問題点がある。 BACKGROUND ART Conventionally, as an electrochemical gas sensor as described above, the one described in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 56144351 is known. This device stores an electrolytic solution in a plastic body, and installs first and second electrodes (working and counter electrodes) in the electrolytic solution, and adjusts the concentration of the gas, such as oxygen, that has passed through the gas permeable membrane. Corresponding signals are detected between the first and second electrodes. however,
Since the body of this sensor is made of plastic and the impedance of the gas sensor is high, the electrodes that generate electrical signals and the lead wires that transmit this signal are susceptible to external electrical noise. , there is a problem that an error occurs in the output signal of the sensor.
この発明は前述の問題点に着目してなされたも
ので、外部の電気ノイズの影響を受けない電気化
学式ガスセンサを提供することを目的としてい
る。 The present invention was made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an electrochemical gas sensor that is not affected by external electrical noise.
このような目的は、気体透過膜を透過したガス
を電解液中に設置した作用極で酸化又は還元する
ことによりガスの濃度を検知する電気化学式ガス
センサにおいて、センサ本体の周囲を金属ケース
で被覆するとともに該金属ケースをセンサ本体の
いずれか一方の電極に接続してセンサ本体を外部
ノイズからシールドするようにすることにより達
成することができる。 This purpose is achieved by covering the sensor body with a metal case in an electrochemical gas sensor that detects the concentration of gas by oxidizing or reducing the gas that has passed through a gas permeable membrane with a working electrode placed in an electrolyte. This can also be achieved by connecting the metal case to either one of the electrodes of the sensor body to shield the sensor body from external noise.
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。 Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
図面はこの発明を酸素センサに適用した例を示
しており、第1図において、1はプラスチツクス
からなる容器であり、この容器1内には電解液2
が収納されている。容器1の端壁3中央には窓4
が形成され、この窓4はガス透過性の気体透過膜
5により閉止されている。この透過膜5は端壁3
に収納されたリング6に周縁が貼着されてリング
6に張架されている。窓4には一方の電極として
のドーム状の作用極7が挿入され、この作用極7
は前記透過膜5の内面に極薄の電解液2層を介し
て接触している。この結果,該作用極7は電解液
2中に設置されていることになる。端壁3には複
数のネジ8により押え板9が取り付けられ、この
押え板9には凹み10および通路11が形成され
ている。12は凹み10に収納されたゴムリング
であり、このゴムリング12は透過膜5を作用極
7に押え付ける。13は一端が作用極7に接続さ
れたリード線であり、このリード線13は電解液
2中を延び端壁14から引き出されている。15
は作用極7と対をなし電解液2中に浸漬された他
方の電極としての対極であり、この対極15には
リード線16の一端が接続されている。このリー
ド線16と前記リード線13との間には温度補償
用のサーミスタ17および抵抗18が並列に介装
されている。前記端壁14には電解液2の注入口
19が形成され、この注入口19はパツキン20
を介してプラグ21がねじ込まれることにより閉
止されている。前記容器1は端壁14側にスリツ
ト22が形成された円筒部23を有し、この円筒
部23の先端にはプラスチツクスからなるホルダ
24が挿入され小ネジ25より固定されている。
このホルダ24の先端開口には絶縁板26が挿入
固定され、この絶縁板26にはラグ27、接点2
8が取り付けられている。そして、前記接点28
にはリード線13の他端が接続されている。前述
した容器1、電解液2、作用極7、対極15、透
過膜5、リング6、押え板9、ゴムリング12、
リード線13,16、サーミスタ17、抵抗1
8、プラグ21、ホルダ24、絶縁板26、接点
28は全体としてセンサ本体29を構成し、この
センサ本体29は酸素センサとしての機能を完全
に備えているが、作用極7、リード線13は外部
の電気的ノイズの影響を受け易い。30は大略有
底円筒状のボデイであり、このボデイア30は導
電性の金属から構成されている。このボデイ30
の底壁31には前記ホルダ24の先端部の貫通す
る孔32が形成される。前記センサ本体29はこ
のボデイ30内に先端側、すなわちホルダ24
側、から挿入されている。33はボデイ30の底
壁31とセンサ本体29の先端面、すなわちホル
ダ24の段差面34、との間に介装された金属ば
ね片であり、この金属ばね片33は第2図に詳示
するように、波打リング状をしており、プレス加
工により軸方向に弾性変形できるよう製作されて
いる。この金属ばね片33には前記リード線16
の他端が接続され、これにより、ボデイ30は金
属ばね片33を介してセンサ本体29の対極15
に接続されて対極15と同電位になる。35はホ
ルダ24の底壁31から突出した先端部のねじ込
まれたプラスチツクスからなるねじリングであ
り、このねじリング35をねじ込むことにより、
金属ばね片33は底壁31と段差面34とにより
挾圧されたボデイ30に確実に電気的に接続され
る。36ねじリング35にねじ込まれた止めねじ
であり、また、37はボデイ30に取り付けられ
た出力端子としてのピンである。さらに、38は
ボデイ30と容器1との間に介装されたセンサ本
体29の位置決め用のOリングである。前記ボデ
イ30の基端側開口は導電性の金属から構成され
たキヤツプ39により閉止されており、おのキヤ
ツプ39はボデイ30に固定されることによりボ
デイ30と電気的に導通する。キヤツプ39の通
路11に対向する中央部にはガスの通過する孔4
0が形成されている。前述したボデイ30および
キヤツプ39は全体としてセンサ本体29の周囲
を被覆する金属ケース41を構成し、この金属ケ
ース41は前述のように対極15に接続されてい
るため、センサ本体29の信号発生部分、すなわ
ち、作用極7およびリード線13、が外部の電気
的ノイズからシールドされるとともに、この金属
ケース41を出力端子の一方とすることができ
る。 The drawings show an example in which the present invention is applied to an oxygen sensor. In FIG.
is stored. There is a window 4 in the center of the end wall 3 of the container 1.
is formed, and this window 4 is closed by a gas permeable membrane 5. This permeable membrane 5 is connected to the end wall 3
The periphery is attached to the ring 6 housed in the ring 6 and is stretched around the ring 6. A dome-shaped working electrode 7 as one electrode is inserted into the window 4, and this working electrode 7
is in contact with the inner surface of the permeable membrane 5 via two extremely thin electrolyte layers. As a result, the working electrode 7 is placed in the electrolyte 2. A holding plate 9 is attached to the end wall 3 with a plurality of screws 8, and the holding plate 9 has a recess 10 and a passage 11 formed therein. 12 is a rubber ring housed in the recess 10, and this rubber ring 12 presses the permeable membrane 5 against the working electrode 7. A lead wire 13 has one end connected to the working electrode 7 , and this lead wire 13 extends through the electrolytic solution 2 and is drawn out from the end wall 14 . 15
is a counter electrode as the other electrode which is paired with the working electrode 7 and immersed in the electrolytic solution 2, and one end of a lead wire 16 is connected to this counter electrode 15. A thermistor 17 and a resistor 18 for temperature compensation are interposed in parallel between this lead wire 16 and the lead wire 13. An injection port 19 for the electrolytic solution 2 is formed in the end wall 14, and this injection port 19 is connected to a packing 20.
It is closed by screwing the plug 21 through. The container 1 has a cylindrical portion 23 with a slit 22 formed in the end wall 14 side, and a holder 24 made of plastic is inserted into the tip of the cylindrical portion 23 and fixed with machine screws 25.
An insulating plate 26 is inserted and fixed into the opening at the tip of this holder 24, and this insulating plate 26 has a lug 27 and a contact 2.
8 is installed. Then, the contact point 28
The other end of the lead wire 13 is connected to. The aforementioned container 1, electrolyte 2, working electrode 7, counter electrode 15, permeable membrane 5, ring 6, holding plate 9, rubber ring 12,
Lead wires 13, 16, thermistor 17, resistor 1
8, the plug 21, the holder 24, the insulating plate 26, and the contacts 28 constitute a sensor body 29 as a whole, and this sensor body 29 has a complete function as an oxygen sensor, but the working electrode 7 and the lead wire 13 are Easily affected by external electrical noise. Reference numeral 30 denotes a generally cylindrical body with a bottom, and this body 30 is made of conductive metal. This body 30
A hole 32 through which the tip of the holder 24 passes is formed in the bottom wall 31 of the holder 24 . The sensor main body 29 is located inside the body 30 on the distal end side, that is, the holder 24
It is inserted from the side. Reference numeral 33 denotes a metal spring piece interposed between the bottom wall 31 of the body 30 and the front end surface of the sensor main body 29, that is, the step surface 34 of the holder 24, and this metal spring piece 33 is shown in detail in FIG. It has a wavy ring shape and is manufactured so that it can be elastically deformed in the axial direction by press working. This metal spring piece 33 has the lead wire 16
The other end of the body 30 is connected to the counter electrode 15 of the sensor body 29 via the metal spring piece 33.
It is connected to the opposite electrode 15 and has the same potential as the counter electrode 15. Reference numeral 35 denotes a threaded ring made of plastic with a threaded tip protruding from the bottom wall 31 of the holder 24. By screwing this threaded ring 35,
The metal spring piece 33 is reliably electrically connected to the body 30 which is clamped between the bottom wall 31 and the stepped surface 34. 36 is a set screw screwed into the screw ring 35, and 37 is a pin attached to the body 30 as an output terminal. Furthermore, 38 is an O-ring for positioning the sensor main body 29 interposed between the body 30 and the container 1. The proximal opening of the body 30 is closed by a cap 39 made of conductive metal, and each cap 39 is fixed to the body 30 so as to be electrically connected to the body 30. A hole 4 through which gas passes is provided in the center of the cap 39 facing the passage 11.
0 is formed. The aforementioned body 30 and cap 39 collectively constitute a metal case 41 that covers the sensor body 29, and since this metal case 41 is connected to the counter electrode 15 as described above, the signal generating portion of the sensor body 29 That is, the working electrode 7 and the lead wire 13 are shielded from external electrical noise, and the metal case 41 can be used as one of the output terminals.
次に、その発明の一実施例の作用について説明
する。 Next, the operation of one embodiment of the invention will be explained.
まず、酸素濃度を測定する気体又は液体を孔4
0、通路11、凹み10を通じて透過膜5に導び
くと、酸素が透過膜5を透過し、透過膜5と作用
極7との間の電解液2層に供給されて拡散する。
そして、酸素が作用極7に到達すると、酸素がこ
の作用極7において還元され、作用極7と対極1
5との間にガルバニ電流が流れる。このとき、前
述のようにセンサ本体29の信号発生部分、すな
わち、作用極7およびリード線13、が対極15
に接続された金属ケース41によつて被覆されて
いるので、外部の電気ノイズはこの金属ケース4
1によつてシールドされて信号発生部分に到達で
きず、この結果、前記ガルバニ電流値は外部の電
気ノイズの影響を受けない酸素濃度に正確に対応
したものとなる。このガルバニ電流がサーミスタ
17、抵抗18を流れることにより酸素濃度に比
例した出力電圧が発生し、この出力電圧は接点2
8およびピン37から取り出される。 First, the gas or liquid whose oxygen concentration is to be measured is poured into the hole 4.
When oxygen is led to the permeable membrane 5 through the passage 11 and the recess 10, it permeates through the permeable membrane 5, is supplied to the two electrolyte layers between the permeable membrane 5 and the working electrode 7, and diffuses.
Then, when the oxygen reaches the working electrode 7, the oxygen is reduced at the working electrode 7, and the working electrode 7 and the counter electrode 1
A galvanic current flows between 5 and 5. At this time, as described above, the signal generating portion of the sensor body 29, that is, the working electrode 7 and the lead wire 13, are connected to the counter electrode 15.
Since the external electrical noise is covered by a metal case 41 connected to the metal case 4,
1 and cannot reach the signal generating part, and as a result, the galvanic current value accurately corresponds to the oxygen concentration, which is not affected by external electrical noise. When this galvanic current flows through the thermistor 17 and resistor 18, an output voltage proportional to the oxygen concentration is generated, and this output voltage is
8 and pin 37.
前述のような測定を長期間に亘つて行なうと、
電解液2の蒸気が透過膜5を通つて外部に逃げ電
解液2量が減少したり、また、電解液2が経時変
化して劣化する。この場合には、電解液2の補充
又は交換を行なう必要があるため、この実施例に
おいては金属ケース41とセンサ本体29との別
体とし、この金属ケース41、特にボデイ30内
にセンサ本体29を出入れ可能に挿入している。
しかしながら、このように、センサ本体29と金
属ケース41を別体にすると、アースの接続をど
のようにするかが問題となる。一案としてセンサ
本体29の外周にアースされた金属舌片を取り付
け、センサ本体29を金属ケース41、特にボデ
イ30、に挿入したとき、この金属舌片がボデイ
30に圧接するようにすることも考えられるが、
このようにすると、金属舌片とボデイ30との摺
接によりボデイ30が摩耗するとともに摩耗粉が
発生するという問題点がある。このため、この実
施例においては、ボデイ30の底壁31とセンサ
本体29の先端面との間に対極15に接続された
金属ばね片33を介装するようにしている。これ
により、ボデイ30が摩耗して摩耗粉が発生する
こともなく、さらに、センサ本体29の挿入が充
分でなく、詳しくはねじリング35のねじ込みが
充分でなく、ても、確実にボデイ30に金属ばね
片33を接触させることができる。 If the above-mentioned measurements are carried out over a long period of time,
The vapor of the electrolytic solution 2 escapes to the outside through the permeable membrane 5 and the amount of the electrolytic solution 2 decreases, or the electrolytic solution 2 changes over time and deteriorates. In this case, it is necessary to replenish or replace the electrolyte 2, so in this embodiment, the metal case 41 and the sensor body 29 are separate bodies, and the sensor body 29 is provided inside the metal case 41, especially the body 30. is inserted so that it can be taken out and taken out.
However, when the sensor main body 29 and the metal case 41 are separated in this way, a problem arises as to how to connect the ground. One idea is to attach a grounded metal tongue piece to the outer periphery of the sensor body 29 so that when the sensor body 29 is inserted into the metal case 41, particularly the body 30, this metal tongue piece comes into pressure contact with the body 30. It is possible, but
If this is done, there is a problem that the body 30 is worn out due to the sliding contact between the metal tongue piece and the body 30, and abrasion powder is generated. Therefore, in this embodiment, a metal spring piece 33 connected to the counter electrode 15 is interposed between the bottom wall 31 of the body 30 and the front end surface of the sensor main body 29. As a result, the body 30 is not worn and wear particles are not generated, and furthermore, even if the sensor main body 29 is not inserted sufficiently, or more specifically, the threaded ring 35 is not screwed in enough, the body 30 is securely attached to the body 30. A metal spring piece 33 can be brought into contact.
なお、前述の実施例においては、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、この際、
ガスが作用極で酸化されることもある。また、前
記実施例では金属ケース41を対極15に接続し
たが、この発明においては作用極7に接続するよ
うにしてもよい。 In the above-described embodiments, the present invention was applied to a galvanic cell type gas sensor, but the present invention can also be applied to gas sensors using a constant potential electrolysis type, a polarographic type, a coulometric type, a solution conductivity type, etc. In this case,
The gas may also be oxidized at the working electrode. Moreover, although the metal case 41 was connected to the counter electrode 15 in the embodiment described above, it may be connected to the working electrode 7 in the present invention.
以上説明したように、この発明によれば、外部
の電気的ノイズの影響を受けることはないので、
ガス濃度を正確に測定することができ、しかも、
落下等の衝撃に対して耐えることができる。 As explained above, according to the present invention, there is no influence from external electrical noise, so
Gas concentration can be measured accurately, and
It can withstand shocks such as drops.
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図、第
2図は金属ばね片近傍の展開斜視図である。
2……電解液、5……気体透過膜、7……作用
極、29……センサ本体、41……金属ケース。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the vicinity of a metal spring piece. 2... Electrolyte, 5... Gas permeable membrane, 7... Working electrode, 29... Sensor main body, 41... Metal case.
Claims (1)
した作用極で酸化又は還元することによりガスの
濃度を検知する電気化学式ガスセンサにおいて、
センサ本体の周囲を金属ケースで被覆するととも
に該金属ケースをセンサ本体のいずれか一方の電
極に接続してセンサ本体を外部ノイズからシール
ドするようにしたことを特徴とする電気化学式ガ
スセンサ。1. In an electrochemical gas sensor that detects the concentration of gas by oxidizing or reducing the gas that has passed through a gas permeable membrane with a working electrode placed in an electrolyte,
An electrochemical gas sensor characterized in that the periphery of the sensor body is covered with a metal case, and the metal case is connected to one of the electrodes of the sensor body to shield the sensor body from external noise.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58215553A JPS60107559A (en) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | Electrochemical gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58215553A JPS60107559A (en) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | Electrochemical gas sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60107559A JPS60107559A (en) | 1985-06-13 |
| JPH0334823B2 true JPH0334823B2 (en) | 1991-05-24 |
Family
ID=16674331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58215553A Granted JPS60107559A (en) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | Electrochemical gas sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60107559A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011150513A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Hochiki Corp | Sensor |
-
1983
- 1983-11-16 JP JP58215553A patent/JPS60107559A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60107559A (en) | 1985-06-13 |
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