JPH0348532Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電気化学式酸素分析計用検出器に関
するものであつて、詳しくは、酸素分子透過膜の
取付構造に関するものであり、簡単な構成で交換
が容易で均一な張設状態が得られる取付構造を提
供するものである。

酸素濃度を測定する装置の一種に、電解液中に
一対の電極を離間配置して酸化又は還元に関連し
て発生する電気信号を取り出すように構成された
電気化学式酸素分析計がある。一般に、このよう
な装置で用いる検出器は、開口部を液体は透過さ
せないで気体を透過させる酸素分子透過膜で塞
ぎ、試料ガスと電解液とを隔離するように構成さ
れている。

ところで、従来、このような酸素分子透過膜を
取り付けるのにあたつては、検出器の開口部を塞
ぐように糸で縛つたり、接着剤で固着することが
行われていた。しかし、前者の場合には、しわや
たるみを生じないように均一に張ることは困難で
あり、作業に相当の工数を要し、開口部の周囲に
糸を懸けるための溝を設けなければならず検出器
の形状が複雑になるなどの欠点がある。また、後
者の場合には、接着剤で固着できる膜を選ばなけ
ればならず膜が制限されることになり、接着剤が
固まるまで検出器を固定しておかなければならず
待時間が必要となり、固着後は膜の交換ができな
いなどの欠点がある。

また、このような問題点を解決するものとし
て、例えば実公昭49−4389号公報に記載されてい
るように、着脱可能に嵌め合う凹面と凸面が形成
された２枚の円板からなる膜保持装置の凹面と凸
面で膜を挟むことが提案されている。

ところが、このような構成によれば、組立て直
後においては膜を挟む２枚の円板の凹面と凸面の
嵌合部に空気が残ることから、比較的大きな暗電
流を生じるという問題がある。

暗電流は微小電流の検出測定にあたつて悪影響
を及ぼすことになり、できるだけ少なくすること
が望ましい。そこで、組立て後に比較的長時間に
渡つて空気抜きを行う必要がある。

本考案はこのような従来の欠点を解決したもの
であつて、前述のような電気化学式酸素分析計用
検出器において、酸素分子透過膜として、円筒状
の取付体と弾力性を有しこの取付体の一端の外周
に密着するように着脱可能に嵌め合うリングとで
取付体の一端を塞ぐようにして張設された膜ユニ
ツトを用いることを特徴とする。

以下、図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本考案に係る膜ユニツトを用いた電気
化学式酸素分析計用検出器の一例を示す部分断面
構成説明図、第２図はその組立構成説明図であつ
て、１０は上カバー、２０はＯリング、３０は取
付体、４０は酸素分子透過膜、５０はリング、６
０は陰極、７０はケース上部、８０はフイルタ、
９０は陽極、１００はケース下部、１１０，１２
０はプラグ、１３０は温度センサ、１４０は絶縁
スリーブ、１５０，１６０はシールプラグ、１７
０はプリント配線板、１８０は補強板、１９０は
下カバーである。

上カバー１０はケース上部７０にねじ止めされ
るものであつて、円板状に形成されている。この
上カバー１０の一方に面には試料ガス導入口１１
及び試料ガス導出口１２が設けられ、他方の面に
はこれらの試料ガス導入口１１及び試料ガス導出
口１２を囲むようにして円筒形の突起体１３が設
けられると共にこの突起体１３を囲むようにして
環状の溝１４が設けられている。Ｏリング２０は
取付体３０の内周に嵌め合い上カバー１０の突起
体１３の端面に対向するように形成されている。
取付体３０は上カバー１０の突起体１３の外周及
び溝１４に嵌め合うように円筒状に形成されてい
る。酸素分子透過膜４０としては電解液に対して
化学的に安定であり液体は透過させないで気体を
透過させ伸縮性に富むポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのフイル
ム部材を用いる。リング５０はプラスチツクなど
の弾力性を有する部材で取付体３０の一端の外周
に着脱可能に嵌め合い密着するように形成されて
いる。これら取付体３０、酸素分子透過膜４０及
びリング５０は本考案に係る膜ユニツトを構成す
るものであつて、酸素分子透過膜４０はリング５
０を介して取付体３０の一端を塞ぐようにして張
設される。なお、酸素分子透過膜４０の張設にあ
たつてはリング５０上に酸素分子透過膜４０を平
になるようにして載せた後取付体３０の一端をリ
ング５０内に圧入する。これにより、接着剤が使
えない酸素分子透過膜４０であつても均一に張る
ことができ、接着剤を使う場合のような待時間は
全く必要なく作業工数の大幅な短縮が図れ、酸素
分子透過膜４０の交換はリング５０を外すことに
より簡単に行え、リング５０として弾性部材を用
いているので部品の寸法公差は比較的緩やかにで
き、部品の形状も単純化できる。そして、酸素分
子透過膜４０はリング５０を介して取付体３０の
外周に密着されるので、２枚の円板の凹面と凸面
で膜を挟む構成に比べて残留空気は少なくなつて
暗電流は小さくなり、組立て後の空気抜きは短時
間でよい。陰極６０は成極作用を有しケース上部
７０の開口部７２を覆うように嵌め合わせて取り
付けられるものであり、たとえばニツケルにより
球冠部６１及び複数の取付片６２が形成されて金
メツキされたものを用いる。なお、球冠部６１に
は多数の透孔６３が設けられている。ケース上部
７０はケース下部１００を内包するように重ね合
わされてケース下部１００と共に電解液を収納す
るケースを構成するものであり、有底円筒状に形
成されている。このケース上部７０の底部の外面
には陰極６０、膜ユニツト、Ｏリング２０及び上
カバー１０の突起体１３を嵌め合わせるための段
付凹部７１が形成され、この段付凹部７１の中央
には開口部７２が設けられている。また、内部に
はケース下部１００の嵌め合わせ位置を規制する
ための段付部７３が設けられると共に底部の内面
には所定位置に取り付けられた陰極６０の頂部よ
りもｈだけ深くなるように環状の溝７４が設けら
れている。フイルタ８０はケース上部７０に取り
付けられた陰極６０の内周面に密着するようにし
て取り付けられるものであり、たとえば濾紙を用
いる。陽極９０は分極しにくく成極作用のない金
属で構成され陰極６０と接触しないようにしてケ
ース内に配置されるものであり、本実施例では１
本の鉛線をコイル状に密卷して押し潰したものを
ケース下部１００の取付部１０１に卷き付ける例
を示している。ケース下部１００は前述のように
ケース上部７０に内包されるものであり、ケース
上部と同様に有底円筒状に形成されている。この
ケース下部１００の底部の外面には陽極９０を卷
き付けるためのスリツトを有する円筒状の取付部
１０１が設けられ、内面には長円状の突出部１０
２が設けられている。内部にはプリント配線板１
７０の嵌め合わせ位置を規制するための段付部１
０３が設けられている。また、底部には円筒状の
取付部１０１で囲まれた領域内に連通するように
して陰極６０の取付片６２の内の１本を挿入する
ための挿入孔１０４、陽極９０の一端を挿入する
ための挿入孔（図示せず）、プラグ１１０，１２
０を挿入するための挿入孔１０５，１０６などが
設けられている。プラグ１１０，１２０はケース
内に挿入配置されるものであつて、電解液に対し
て化学変化を生じることがなく弾力性を有するゴ
ムなどの部材で形成されている。プラグ１１０内
には温度補償を行うためのサーミスタなどの温度
センサ１３０が挿入され、プラグ１２０は中空に
なつている。温度センサ１３０の一方のリード線
には絶縁スリーブ１４０が嵌め合わされる。な
お、プラグ１１０，１２０の開口部にはシールプ
ラグ１５０，１６０がそれぞれ嵌め合わされる。
プリント配線板１７０は陰極６０、陽極９０及び
温度センサ１３０を外部リード線１７１と接続す
るものであり、切欠部１７２が突出部１０２に嵌
め合うようにしてケース下部１００内に取り付け
られる。なお、プリント配線板１７０には配線パ
ターン、透孔、可変抵抗器などが設けられるが図
示しない。補強板１８０は下カバー１９０を補強
するものであつて、絶縁材によりケース下部１０
０の開口端面に重なり合うように円板状に形成さ
れ、外部リード線１７１を挿通するため透孔１８
１が設けられている。下カバー１９０はケース下
部１００の開口端を塞ぐようにしてケース下部１
００の外周に着脱可能に嵌め合わされるものであ
り、ゴムなどの弾性部材により有底円筒状に形成
され、底部には外部リード線１７１を挿通するた
めのブツシユ１９１が一体化されている。

これら構成部品は、次のようにして電気化学式
酸素分析計用検出器として組み立てられる。

まず、ケース上部７０の開口部７２に取付片６
２を挿入して陰極６０を取り付ける。次に、陰極
６０の球冠部６１の表面に酸素分子透過膜４０が
対向するようにして本考案に係る膜ユニツトを段
付凹部７１に挿入し、膜ユニツトと段付凹部７１
との接合部を接着剤で封着する。次に、取付体３
０の内周にＯリング２０を配置し、突起体１３を
取付体３０に嵌め合わせるようにして上カバー１
０をケース上部７０に重ね合わせ、ねじ止めす
る。これにより、陰極６０の球冠部６１の表面に
は酸素分子透過膜４０が密着し、上カバー１０と
酸素分子透過膜４０との間には外部に連通した空
間部が形成されることになる。次に、陰極６０の
球冠部６１の内面に密着するようにフイルタ８０
を取り付ける。次に、陽極９０が卷き付けられた
ケース下部１００を陰極６０の所定の取付片６２
が挿入孔１０４に挿入されるようにしてケース上
部７０の内部に嵌め合わせ、ケース上部７０とケ
ース下部１００との接合部を接着剤で封着する。
次に、挿入孔１０５，１０６の一方から例えば水
酸化カリウム（KOH）水溶液を電解液として注
入し、その後、それぞれの挿入孔１０５，１０６
にプラグ１１０，１２０を挿入する。なお、本実
施例では、一方のプラグ１１０には一方のリード
線に絶縁スリーブ１４０が嵌め合わされた温度セ
ンサ１３０を挿入し、他方のプラグ１２０は中空
にしている。このようにしてプラグ１１０内に所
定の部品を挿入した後、各プラグ１１０，１２０
の開口部内にはシールプラグ１５０，１６０をそ
れぞれ圧入し、これらケース下部１００、プラグ
１１０，１２０及びシールプラグ１５０，１６０
との接合部とシールプラグ１５０，１６０の開口
部を接着剤で封着する。次に、プリント配線板１
７０をケース下部１００内に取り付け、陰極６
０、陽極９０及び温度センサ１３０の端部をプリ
ント配線板１７０の所定の透孔に挿入して半田付
けする。次に、プリント配線板１７０に設けられ
た部品の調整部分が露出するようにしてエポキシ
ン樹脂のようなシール剤を注入する。そして、透
孔１８１に外部リード線１７１を挿通して補強板
１８０を取り付け、さらに、ブツシユ１９１に外
部リード線１７１を挿通してケース下部１００の
外周に嵌め合わせるようにして下カバー１９０を
取り付ける。

このような構成において、上カバー１０の空間
部に試料ガスが導入されると、試料ガス中の酸素
分子は酸素分子透過膜４０を透過して陰極６０に
加えられる。これにより、陰極６０と陽極９０と
の間には酸素濃度に関連した電気信号が発生する
ことになる。

ここで、陰極６０の球冠部６１の内面に密着す
るようにフイルタ８０を取り付けると共にケース
上部７０内には所定位置に取り付けられた陰極６
０の頂部よりもｈだけ深くなるように環状の溝７
４が設けられているので、ケース内部で気泡が発
生しても溝７４に集まることになり、発生した気
泡が直接陰極６０に影響を及ぼすことはない。ま
た、陽極９０として電解液の注入方向に沿つて卷
回されたものを用いているので、電解液の注入時
における空気の抜けはよく、電解液中に陽極９０
の破片が散乱することもない。また、電解液内に
はプラグ１１０，１２０が配置されているので、
周囲温度の変化による電解液の体積変化をこれら
プラグ１１０，１２０で吸収することができ、電
解液の体積変化により酸素分子透過膜４０と陰極
６０との密着度が変化することはなく、安定な出
力を得ることができる。また、温度センサ１３０
が電解液内に配置されたプラグ１１０内に挿入さ
れているので、高精度な温度補償を行うことがで
きる。

なお、上記実施例では、陰極６０として金メツ
キされたニツケルを用い陽極９０として鉛線を用
い電解液として水酸化カリウム水溶液を用いる例
を示したが、これらの組み合わせに限るものでは
なく、同種のものを適宜組み合わせてもよい。

また、温度センサはサーミスタに限るものでは
なく、ICやトランジスタを用いてもよい。

このように、本考案によれば、比較的簡単な構
成により、交換が容易で均一な張設状態が得られ
る酸素分子透過膜の取付構造が実現でき、実用上
の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る膜ユニツトを用いた電気
化学式酸素分析計用検出器の一例を示す部分断面
構成説明図、第２図はその組立構成説明図であ
る。 １０……上カバー、２０……Ｏリング、３０…
…取付体、４０……酸素分子透過膜、５０……リ
ング、６０……陰極、７０……ケース上部、８０
……フイルタ、９０……陽極、１００……ケース
下部、１１０，１２０……プラグ、１３０……温
度センサ。１４０……絶縁スリーブ、１５０，１
６０……シールプラグ、１７０……プリント配線
板、１８０……補強板、１９０……下カバー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電解液を収納するケースの開口部に陰極を設け
   ると共に陰極の外表面と密着するように酸素分子
   透過膜を設け、ケース内には陰極と接触しないよ
   うに陽極を設けた電気化学式酸素分析計用検出器
   において、前記酸素分子透過膜として、円筒状の
   取付体と弾力性を有しこの取付体の一端の外周に
   密着するように着脱可能に嵌め合うリングとで取
   付体の一端を塞ぐようにして張設された膜ユニツ
   トを用いることを特徴とする電気化学式酸素分析
   計用検出器。