JPH0417384B2 - - Google Patents
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- JPH0417384B2 JPH0417384B2 JP59068857A JP6885784A JPH0417384B2 JP H0417384 B2 JPH0417384 B2 JP H0417384B2 JP 59068857 A JP59068857 A JP 59068857A JP 6885784 A JP6885784 A JP 6885784A JP H0417384 B2 JPH0417384 B2 JP H0417384B2
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- electrolyte
- chamber
- storage chamber
- gas
- electrode
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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
- G01N27/4045—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 for gases other than oxygen
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電解液に接する電極でガスを酸化
還元することにより、ガス濃度を測定するように
した電気化学式ガスセンサに関する。
還元することにより、ガス濃度を測定するように
した電気化学式ガスセンサに関する。
従来の電気化学式ガスセンサは、例えば、ケー
ス内に２個の開口を有する電解液室を形成し、こ
の電解液室の各開口を、内面に電極がそれぞれ被
着されたガス透過膜で閉止し、かつ、前記電解液
室内に前記電極に接続する接触する電解液を収納
し、一方の電極でガスを酸化還元し、これにより
ガス濃度を測定するようにしている。
ス内に２個の開口を有する電解液室を形成し、こ
の電解液室の各開口を、内面に電極がそれぞれ被
着されたガス透過膜で閉止し、かつ、前記電解液
室内に前記電極に接続する接触する電解液を収納
し、一方の電極でガスを酸化還元し、これにより
ガス濃度を測定するようにしている。
しかしながら、このような電気化学式ガスセン
サにおいては、電解液室の開口に電極付きのガス
透過膜が設けられているので、電解液中の水分が
蒸気となつてガス透過膜から外部に漏洩し、これ
により電解液量が減少すると、電解液と電極との
接触面積が減少し、この結果、ガス濃度が一定で
も出力が時間の経過とともに低下するという問題
点がある。
サにおいては、電解液室の開口に電極付きのガス
透過膜が設けられているので、電解液中の水分が
蒸気となつてガス透過膜から外部に漏洩し、これ
により電解液量が減少すると、電解液と電極との
接触面積が減少し、この結果、ガス濃度が一定で
も出力が時間の経過とともに低下するという問題
点がある。
このような問題点を解決するために、電解質と
して吸湿機能を有する硫酸を使用し、外部環境に
蒸気を放出あるいは外部環境から蒸気を吸収する
ことにより電解液量の減少を防止することも考え
られる。
して吸湿機能を有する硫酸を使用し、外部環境に
蒸気を放出あるいは外部環境から蒸気を吸収する
ことにより電解液量の減少を防止することも考え
られる。
しかしながら、このようにすると、外部環境の
湿度の変化に応じて電解液量が増減するため、電
極に接触する電解液の面積が変化し、この結果、
ガス濃度が一定でも出力が変化してしまうという
問題点がある。
湿度の変化に応じて電解液量が増減するため、電
極に接触する電解液の面積が変化し、この結果、
ガス濃度が一定でも出力が変化してしまうという
問題点がある。
このため、各電極の内面側にロ紙等からなる含
浸材を設け、この含浸材中を毛管現象によつて電
解液を上昇させ、電極に対する電解液の接触面積
を拡大することも考えられが、このようにして
も、電解液が大幅に減少した場合には、含浸材中
を上昇する電解液が電極の上端部まで到達でき
ず、この結果、この含浸材を使用しても出力の変
化を吸収することができないという問題点があ
る。
浸材を設け、この含浸材中を毛管現象によつて電
解液を上昇させ、電極に対する電解液の接触面積
を拡大することも考えられが、このようにして
も、電解液が大幅に減少した場合には、含浸材中
を上昇する電解液が電極の上端部まで到達でき
ず、この結果、この含浸材を使用しても出力の変
化を吸収することができないという問題点があ
る。
この発明は、前述の問題点に着目してなされた
もので、外部環境の湿度が変化しても、あるいは
時間が経過しても、その出力にほとんど誤差が生
じ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。
もので、外部環境の湿度が変化しても、あるいは
時間が経過しても、その出力にほとんど誤差が生
じ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。
このような目的は、ケースに形成された一対の
収納室と、各収納室に該収納室の開口を閉止する
よう収納され内面側に電極が被着されたガス透過
膜と、ケース内に形成されその下端が前記収納室
の下端より上方に位置し電解液が収納される電解
液室と、ケース内に形成され電解液室と収納室と
を接続し電解液を前記電極に導く細路と、を備え
ることにより達成することができる。
収納室と、各収納室に該収納室の開口を閉止する
よう収納され内面側に電極が被着されたガス透過
膜と、ケース内に形成されその下端が前記収納室
の下端より上方に位置し電解液が収納される電解
液室と、ケース内に形成され電解液室と収納室と
を接続し電解液を前記電極に導く細路と、を備え
ることにより達成することができる。
以下、この発明の第１実施例を図面に基づいて
説明する。
説明する。
第１図において、１はケースであり、このケー
ス１は下部に一対の凹み、２，３が形成された金
属製の本体４を有する。前記凹み２，３にはそれ
ぞれ側壁５，６が収納固定され、これら側壁５，
６と前記本体４とにより前記ケース１が構成され
る。前記側壁５の内面と凹み２の底面との間には
作用収納室７が形成され、また、前記側壁６の内
面と凹み３の底面との間には作用収納室７と対を
なす対収納室８が形成されている。また、前記側
壁５には作用収納室７に連通する開口９が形成さ
れ、この開口９を通じて一酸化炭素ガス等の被検
ガスが作用収納室７に導かれる。一方、前記側壁
６には対収納室８に連通する開口１０が形成さ
れ、この開口１０を通じて21％濃度の酸素ガスを
含む空気が対収納室８に導かれる。１１，１２は
前記作用収納室７、対収納室８にそれぞれ収納さ
れたガス透過膜であり、これらのガス透過膜１
１，１２は、その周縁部が側壁５，６と本体４と
の間に挟持されることにより、開口９，１０をそ
れぞれ閉止している。そして、これらのガス透過
膜１１，１２は共にポリエチレンフイルム、弗素
樹脂フイルム等のガス透過性を有する多孔質膜か
ら構成され、この結果、ガス透過膜１１は被検ガ
スの、また、ガス透過膜１２は空気中の酸素ガス
の透過を許容する。ガス透過膜１１および１２の
内面にはそれぞれ電極としての作用電極膜１３お
よび対電極膜１４が被着され、これら作用電極膜
１３および対電極膜１４は、白金、パラジウム、
ロジウム等の物質およびこれらの合金よりなる群
より選択されたものから構成され、蒸着、スパツ
タ、イオンプレーテイング等の方法により被着さ
れている。これらの作用電極膜１３および対電極
膜１４の内面側で作用収納室７および対収納室８
内には、ロ紙等からなる含浸材１５および１６が
設けられている。１７は前記ケース１内に形成さ
れた電解液室であり、この電解液室１７の下端１
８は前記収納室７，８の上端１９，２０より上方
に位置している。この結果、前記電解液室１７の
下端１８は作用収納室７および対収納室８の下端
２１，２２より上方に位置することになる。そし
て、この電解液室１７内には、例えば硫酸、りん
酸等の水溶液からなる電解液２３が収納されてい
る。２４はケース１に形成された細路であり、こ
の細路２４の一端は前記電解液室１７の下端１８
に開口し、他端部は二股に分かれ、作用収納室７
および対収納室８にその他端が開口している。こ
の結果、電解液室１７と作用、対収納室７，８は
この細路２４により互いに接続されることにな
り、これにより、電解液２３はこの細路２４を通
じて作用収納室７および対収納室８に導かれ、含
浸材１５，１６に含浸されて作用電極膜１３およ
び対電極膜１４の内面に接触する。２５、２６は
前記作用電極膜１３および対電極膜１４に接続さ
れた一対のリード線であり、これらのリード線２
５，２６には定電圧回路２７が接続されている。
ス１は下部に一対の凹み、２，３が形成された金
属製の本体４を有する。前記凹み２，３にはそれ
ぞれ側壁５，６が収納固定され、これら側壁５，
６と前記本体４とにより前記ケース１が構成され
る。前記側壁５の内面と凹み２の底面との間には
作用収納室７が形成され、また、前記側壁６の内
面と凹み３の底面との間には作用収納室７と対を
なす対収納室８が形成されている。また、前記側
壁５には作用収納室７に連通する開口９が形成さ
れ、この開口９を通じて一酸化炭素ガス等の被検
ガスが作用収納室７に導かれる。一方、前記側壁
６には対収納室８に連通する開口１０が形成さ
れ、この開口１０を通じて21％濃度の酸素ガスを
含む空気が対収納室８に導かれる。１１，１２は
前記作用収納室７、対収納室８にそれぞれ収納さ
れたガス透過膜であり、これらのガス透過膜１
１，１２は、その周縁部が側壁５，６と本体４と
の間に挟持されることにより、開口９，１０をそ
れぞれ閉止している。そして、これらのガス透過
膜１１，１２は共にポリエチレンフイルム、弗素
樹脂フイルム等のガス透過性を有する多孔質膜か
ら構成され、この結果、ガス透過膜１１は被検ガ
スの、また、ガス透過膜１２は空気中の酸素ガス
の透過を許容する。ガス透過膜１１および１２の
内面にはそれぞれ電極としての作用電極膜１３お
よび対電極膜１４が被着され、これら作用電極膜
１３および対電極膜１４は、白金、パラジウム、
ロジウム等の物質およびこれらの合金よりなる群
より選択されたものから構成され、蒸着、スパツ
タ、イオンプレーテイング等の方法により被着さ
れている。これらの作用電極膜１３および対電極
膜１４の内面側で作用収納室７および対収納室８
内には、ロ紙等からなる含浸材１５および１６が
設けられている。１７は前記ケース１内に形成さ
れた電解液室であり、この電解液室１７の下端１
８は前記収納室７，８の上端１９，２０より上方
に位置している。この結果、前記電解液室１７の
下端１８は作用収納室７および対収納室８の下端
２１，２２より上方に位置することになる。そし
て、この電解液室１７内には、例えば硫酸、りん
酸等の水溶液からなる電解液２３が収納されてい
る。２４はケース１に形成された細路であり、こ
の細路２４の一端は前記電解液室１７の下端１８
に開口し、他端部は二股に分かれ、作用収納室７
および対収納室８にその他端が開口している。こ
の結果、電解液室１７と作用、対収納室７，８は
この細路２４により互いに接続されることにな
り、これにより、電解液２３はこの細路２４を通
じて作用収納室７および対収納室８に導かれ、含
浸材１５，１６に含浸されて作用電極膜１３およ
び対電極膜１４の内面に接触する。２５、２６は
前記作用電極膜１３および対電極膜１４に接続さ
れた一対のリード線であり、これらのリード線２
５，２６には定電圧回路２７が接続されている。
次に、この発明の第１実施例の作用について説
明する。
明する。
まず、一酸化炭素ガス等の被検ガスを開口９に
導びくと、この被検ガスはガス透過膜１１、作用
電極膜１３を透過し、作用電極膜１３と電解液２
３が含浸された含浸材１５との界面において酸化
反応が起こる。一方、開口１０に供給された空気
中の酸素ガスは、ガス透過膜１２、対電極膜１４
を透過し、対電極膜１４と電解液２３が含浸され
た含浸材１６との界面において還元反応が起こ
る。これにより、作用電極膜１３と対電極膜１４
との間に一酸化炭素ガス濃度に対応した電解電流
が流れる。そして、この電解電流を測定すること
により被検ガスの濃度が測定される。このように
して、長期間に亘り被検ガスの濃度を測定する
と、電解液２３中の水分が蒸気となつてガス透過
膜１１，１２を出入りし、電解液２３が増減ある
いは一方的に減少する。しかしながら、前記細路
２４の容積は極めて小さいのに対し、電解液室１
７の容積は極めて大きいので、電解液２３の量が
かなり大幅に変動あるいは減少しても、細路２４
内には電解液２３が充満していることになる。し
かも、電解液室１７の下端１８が作用、対収納室
７，８の上端１９，２０より上方に位置している
ので、仮に、電解液２３が電解液室１７の下端１
８付近まで減少しても、作用、対収納室７，８の
上端１９，２０までは常にパスカルの原理により
電解液２３が到達しており、この結果、含浸材１
５，１６は全域に亘つて電解液２３に常に浸漬さ
れている。このように、この実施例においては、
電解液２３が電解液室１７内でどのように増減し
ても、細路２４内を充満するのに十分な少量の電
解液２３が残つていれば、作用、対電極膜１３，
１４の電解液２３に対する接触面積は常に一定と
なるので、ガス濃度に正確に対応した出力を得る
ことができるのである。
導びくと、この被検ガスはガス透過膜１１、作用
電極膜１３を透過し、作用電極膜１３と電解液２
３が含浸された含浸材１５との界面において酸化
反応が起こる。一方、開口１０に供給された空気
中の酸素ガスは、ガス透過膜１２、対電極膜１４
を透過し、対電極膜１４と電解液２３が含浸され
た含浸材１６との界面において還元反応が起こ
る。これにより、作用電極膜１３と対電極膜１４
との間に一酸化炭素ガス濃度に対応した電解電流
が流れる。そして、この電解電流を測定すること
により被検ガスの濃度が測定される。このように
して、長期間に亘り被検ガスの濃度を測定する
と、電解液２３中の水分が蒸気となつてガス透過
膜１１，１２を出入りし、電解液２３が増減ある
いは一方的に減少する。しかしながら、前記細路
２４の容積は極めて小さいのに対し、電解液室１
７の容積は極めて大きいので、電解液２３の量が
かなり大幅に変動あるいは減少しても、細路２４
内には電解液２３が充満していることになる。し
かも、電解液室１７の下端１８が作用、対収納室
７，８の上端１９，２０より上方に位置している
ので、仮に、電解液２３が電解液室１７の下端１
８付近まで減少しても、作用、対収納室７，８の
上端１９，２０までは常にパスカルの原理により
電解液２３が到達しており、この結果、含浸材１
５，１６は全域に亘つて電解液２３に常に浸漬さ
れている。このように、この実施例においては、
電解液２３が電解液室１７内でどのように増減し
ても、細路２４内を充満するのに十分な少量の電
解液２３が残つていれば、作用、対電極膜１３，
１４の電解液２３に対する接触面積は常に一定と
なるので、ガス濃度に正確に対応した出力を得る
ことができるのである。
第２図はこの発明の第２実施例を示す図であ
る。この実施例のおいては、電解液室３１の下端
３２を、作用、対収納室７，８の下端２１，２２
より上方で、上端１９，２０より下方に位置させ
ている。そして、この電解液室３１の下端部と作
用、対収納室７，８とを一対の細路３３，３４に
よつて接続している。この結果、作用、対収納室
７，８内の電解液３５の液面は、電解液室３１の
下端３２が作用、対収納室７，８の下端２１，２
２より上昇した分だけ従来より上昇し、この結
果、電解液３５の量に増減があつても、電解液３
５の作用、対電極膜１３，１４に対する接触面積
の変動は小さくなる。また、この実施例において
は、電解液室３１を第１実施例の電解液室１７の
位置より下げているので、全体を小型化すること
ができる。このように、この実施例は、電解液３
５の量の増減による出力の変動を実用的な範囲ま
で抑えながら、全体を小型化することができるの
である。なお、他の構成および作用については第
１実施例と同様である。
る。この実施例のおいては、電解液室３１の下端
３２を、作用、対収納室７，８の下端２１，２２
より上方で、上端１９，２０より下方に位置させ
ている。そして、この電解液室３１の下端部と作
用、対収納室７，８とを一対の細路３３，３４に
よつて接続している。この結果、作用、対収納室
７，８内の電解液３５の液面は、電解液室３１の
下端３２が作用、対収納室７，８の下端２１，２
２より上昇した分だけ従来より上昇し、この結
果、電解液３５の量に増減があつても、電解液３
５の作用、対電極膜１３，１４に対する接触面積
の変動は小さくなる。また、この実施例において
は、電解液室３１を第１実施例の電解液室１７の
位置より下げているので、全体を小型化すること
ができる。このように、この実施例は、電解液３
５の量の増減による出力の変動を実用的な範囲ま
で抑えながら、全体を小型化することができるの
である。なお、他の構成および作用については第
１実施例と同様である。
なお、前述の実施例においては、作用、対電極
という２個の電極を用いた場合について説明した
が、一方のガス透過膜（ガス透過膜１２）の内面
側に対電極の静止電位を正確に表示し測定する被
検ガスの影響を受けない静止電極を設けてもよ
い。また、前述の実施例においては、この発明を
定電位電解方式のガスセンサに適用した場合につ
いて説明したが、この発明はガルバニ電池方式、
ポーラログラフ方式、電量方式、溶液電導度方式
のガスセンサにも適用することができる。
という２個の電極を用いた場合について説明した
が、一方のガス透過膜（ガス透過膜１２）の内面
側に対電極の静止電位を正確に表示し測定する被
検ガスの影響を受けない静止電極を設けてもよ
い。また、前述の実施例においては、この発明を
定電位電解方式のガスセンサに適用した場合につ
いて説明したが、この発明はガルバニ電池方式、
ポーラログラフ方式、電量方式、溶液電導度方式
のガスセンサにも適用することができる。
以上説明したように、この発明によれば、外部
環境の湿度が変化しても、あるいは時間が経過し
ても、その出力にほとんど誤差を生じることがな
い。
環境の湿度が変化しても、あるいは時間が経過し
ても、その出力にほとんど誤差を生じることがな
い。
第１図はこの発明の第１実施例を示す概略断面
図、第２図はこの発明の第２実施例を示す概略断
面図である。 １……ケース、７，８……収納室、９，１０…
…開口、１１，１２……ガス透過膜、１３，１４
……電極、１７，３１……電解液室、２３，３５
……電解液、２４，３３，３４……細路。
図、第２図はこの発明の第２実施例を示す概略断
面図である。 １……ケース、７，８……収納室、９，１０…
…開口、１１，１２……ガス透過膜、１３，１４
……電極、１７，３１……電解液室、２３，３５
……電解液、２４，３３，３４……細路。
Claims (1)
- １ ケースに形成された一対の収納室と、各収納
室に該収納室の開口を閉止するよう収納され内面
側に電極が被着されたガス透過膜と、ケース内に
形成されその下端が前記収納室の下端より上方に
位置し電解液が収納される電解液室と、ケース内
に形成され電解液室と収納室とを接続し電解液を
前記電極に導く細路と、を備えたことを特徴とす
る電気化学式ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59068857A JPS60211351A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 電気化学式ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59068857A JPS60211351A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 電気化学式ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211351A JPS60211351A (ja) | 1985-10-23 |
| JPH0417384B2 true JPH0417384B2 (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=13385757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59068857A Granted JPS60211351A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 電気化学式ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211351A (ja) |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP59068857A patent/JPS60211351A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60211351A (ja) | 1985-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |