JPS60107559A - Electrochemical gas sensor - Google Patents
Electrochemical gas sensorInfo
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- JPS60107559A JPS60107559A JP58215553A JP21555383A JPS60107559A JP S60107559 A JPS60107559 A JP S60107559A JP 58215553 A JP58215553 A JP 58215553A JP 21555383 A JP21555383 A JP 21555383A JP S60107559 A JPS60107559 A JP S60107559A
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- 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
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Abstract
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５６−１４ ｊ３５１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ックス製の
ボディ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、ボディがプラスチックスから形
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。Conventionally, as an electrochemical gas sensor as described above, the one described in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 56-14 J351 is known. This device stores an electrolyte in a plastic body and has first and second electrodes (
A counter electrode) is placed in the electrolytic solution, and a signal corresponding to the concentration of a gas, such as oxygen, that has passed through the gas permeable membrane is 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 these signals are susceptible to external electrical noise. As a result, there is a problem in 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−スで被覆するとともに該金属ケ
ースな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 using a metal case surrounding the sensor body 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 be achieved by covering the metal case and connecting it to 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（・て説
明する。Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be explained 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）はプラスチックスからなる容
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ｕ（１）および通路ａυ
が形成されている。０２）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ａ（イ）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０５）にはリード線（＋６）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０７）および抵抗
職が並列に介装さねている。前記端壁（■４）には電解
液（２）の注入口００が形成され、この注入口α＠はパ
ツキン（２０）を介してプラグ（２Ｉ）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０イ
）側にスリット（２２１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ックスか
らなるホルダ（２４１が挿入され小ネジｃ！５）により
固定されている。このホルダ（２沿の先端開口には絶縁
板（２６）が挿入固定され、この絶縁板シ印−にはラグ
（２゛Ｏ１接点（２８）が取り付けられて〜・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
用楠（７）、対極（＋５）、透過膜（５）、リング（６
）、−押え板（９）、−ｆム＋）７り０２、リート線（
１，３１（１，６＋、サーミスタ（１７）、抵抗（国、
プラグ（２１）、ホルダ（２４）、絶縁板温、接点（社
）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。Ｃ（０）は大略有底円
筒状のボディであり、このボディ（３ｏ）は導電性の金
属から構成されている。このボディ（３ｏ）の底壁（３
１）には前記ホルダ（２４）の先端部が貫通する孔（３
２が形成される。前記センサ本体（２９１はこのボディ
（３ｏ）内に先端側、すなわちホルダ（財）側、から挿
入されている。（３３）はボディ（３０）の底壁（３１
）とセンサ本体凶の先端面、すなわちホルダ（２４）の
段差面Ｃう４）、との間に介装さｆまた金属ばね片であ
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ｌ
３３）には前記リート線（１６）の他端が接続され、こ
れにより、ボディｓｏ）は金属ばね片（３皺を介してセ
ンサ本体（２湧の対極（１５１に接続されて対極（１５
）と同一電位になる。（ト）はホルダ（２４）の底壁０
１）から突出した先端部にねじ込まれたプラスチックス
からなるねじリングであり、このねじリング（３つをね
じ込むことにより、金属ばね片（３３）は底壁（３１）
と段差面（３４）とにより挟圧されボディ（３０）に確
実に電気的に接続される。（ア）はねじリングＧ５）に
ねじ込まれた止めねじであり、また、（，３？）はボデ
ィ（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、關はボディ（３０）と容器（１）との間に
介装されたセンサ本体ｃ２９）の位置決め用のＯＩＪソ
ングある。前記ボディ（ト）の基端側聞口は導電性の金
属から構成されたキャンプ（３９１により閉止されてお
り、このキャップ（３９）はボディ（３０］に固定され
ることによりボディ（３０）と電気的に導通する。キャ
ップ（３９＋の通路的）に対向する中央部にはガスの通
過する孔（４０）が形成されている。前述したボディ測
およびキャップ（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（旧）を構成し、この金
属ケース（４１１は前述のように対極０５）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（＋３１、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（４υを出力端子の一方とすることができる。The drawing shows an example in which the present invention is applied to an oxygen sensor. In Fig. 1, (1) is a container made of plastic, and an electrolytic solution (2) is stored in this container (1). There is. A window (4) is formed in the center of the end wall (3) of the container (1), and this window (4) is covered with a gas permeable membrane (5).
) is closed. This permeable membrane (5) has an end wall (3
) The periphery is pasted to the ring (6) housed in the ring (6) and 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 an extremely thin electrolyte (2) layer. As a result, the working electrode (7) is placed in the electrolyte (2). End wall (3)
A holding plate (9) is attached to the holder with a plurality of screws (8), and this holding plate (9) has a recess u(1) and a passage aυ
is formed. 02) is a rubber ring housed in the recess (10), and this rubber ring (12) is attached to the permeable membrane (
5) is pressed against the working electrode (7). (13) is a lead wire whose one end is 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 a (a). (15) is a counter electrode that is paired with the working electrode (7) and is immersed in the electrolyte (2), and one end of the lead wire (+6) is connected to this counter electrode 05). . This lead wire (16) and the lead wire (13)
) and a thermistor 07) for temperature compensation and a resistor are interposed in parallel. An injection port 00 for the electrolytic solution (2) is formed in the end wall (4), and this injection port α@ is closed by screwing a plug (2I) through a packing (20). The container (1) has a cylindrical part (23) in which a slit (221) is formed on the end wall side, and a holder (241) made of plastic is inserted into the tip of this cylindrical part (23). It is fixed by screws c! The other end of the lead wire (13) is connected to the contact (28). +5), permeable membrane (5), ring (6
), - presser plate (9), -fm+)7ri02, riet wire (
1,31 (1,6+, thermistor (17), resistor (country,
The plug (21), holder (24), insulating plate temperature, and contact point constitute the sensor body (29) as a whole, and this sensor body (29) is fully equipped with the function of an oxygen sensor. The working electrode (7) and lead wire (13) are susceptible to external electrical and gas noise. C(0) is a generally cylindrical body with a bottom, and this body (3o) is made of conductive metal. The bottom wall (3o) of this body (3o)
1) has a hole (3) through which the tip of the holder (24) passes.
2 is formed. The sensor main body (291) is inserted into the body (3o) from the tip side, that is, from the holder (goods) side. (33) is inserted into the bottom wall (31
) and the distal end surface of the sensor body, that is, the stepped surface C4) of the holder (24), is also a metal spring piece, and this metal spring piece (33) is shown in detail in Fig. 2. As shown, 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
The other end of the wire (16) is connected to the wire (16), so that the body (so) is connected to the counter electrode (151) of the sensor body (2 springs) through the metal spring piece (3 wrinkles).
) has the same potential as (g) is the bottom wall 0 of the holder (24)
1) is a screw ring made of plastic screwed into the tip protruding from the bottom wall (31), and by screwing these three screw rings, the metal spring piece (33)
and the step surface (34), and are reliably electrically connected to the body (30). (A) is a set screw screwed into the screw ring G5), and (, 3?) is a pin as an output terminal attached to the body (30). Furthermore, there is an OIJ song for positioning the sensor body c29) interposed between the body (30) and the container (1). The proximal opening of the body (G) is closed by a cap (391) made of conductive metal, and this cap (39) is fixed to the body (30) so that it is connected to the body (30). It is electrically conductive.A hole (40) through which gas passes is formed in the central part facing the cap (39+).
), and since it is connected to the metal case (411 is the counter electrode 05 as described above), the signal generating part of the sensor body (29), that is, the working electrode ( 7) and the lead wire (+31) are shielded from external electrical noise, and this metal case (4υ) can be used as one of the output terminals.
次に、こ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 present invention will be explained.
まず、酸素濃度を測定する気体又は液体を孔（准、通路
（１１）、凹み００）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。First, when the gas or liquid whose oxygen concentration is to be measured is guided to the permeable membrane (5) through the hole (passage (11), recess 00), oxygen permeates through the permeable membrane (5) and the permeable membrane (5) It is supplied to the electrolyte (2) layer between the electrode and the working electrode (7) and diffuses therein.
そして、酸素が作用極（７）に到達すると、酸素がこの
作用極（力において還元され、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（１，３） 、が対極（１
５）に接続された金属ケース（４１によって被覆されて
いるので、外部の電気ノイズはこの金属ケース（４１）
によって７−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。Then, when the oxygen reaches the working electrode (7), it is reduced in this working electrode (force) and the working electrode (7) and the counter electrode (1
5) A galvanic current flows between the At this time, as mentioned above, the signal generating part of the sensor body (29), that is,
The working electrode (7) and the lead wires (1, 3) are the counter electrode (1
5) is covered by the metal case (41) connected to the metal case (41), so external electrical noise is
As a result, the galvanic current value accurately corresponds to the oxygen concentration unaffected by external electrical noise.
このガルバニ電流がサーミスタ（１７）、抵抗α〜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（２８）およびピン（３″ｒＩから
取り出される。When this galvanic current flows through the thermistor (17) and the resistor α~, an output voltage proportional to the oxygen concentration is generated.
This output voltage is taken from the contact (28) and the pin (3″rI).
前述のような測定を長期間に亘って行なうと、電解液（
２）の蒸気が透過膜（５）を通っ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（４ＩＪとセンサ本体（２９）とを別体とし、こ
の金属ケース（４１）、特にボディ（３ｏ）内にセンサ
本体（２９）を出入れ可能に挿入している。しがしなが
ら、このように、センサ本体（２９）と金属ケース（４
υ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。−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）、特にボディ（３ｏ）、に挿入した
とき、この金属舌片がボディ（３０１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
とボディＩ；３０１との摺接によりボディｃ（０）が摩
耗するとともに摩耗粉が発生するという問題点かある。If the above-mentioned measurements are carried out over a long period of time, the electrolyte (
The vapor of 2) escapes to the outside through the permeable membrane (5) and flows into the electrolyte (
2) The amount of the electrolyte (2) decreases or the electrolyte (2) deteriorates over time. In this case, it is necessary to replenish or replace the electrolyte (2), so in this embodiment, the metal case (4IJ) and the sensor body (29) are separated, and the metal case (41), especially The sensor main body (29) is inserted into the body (3o) so that it can be taken in and out.In this way, the sensor main body (29) and the metal case (4
If υ is separated, the problem becomes how to connect the ground. - As a proposal, a grounded metal tongue piece is attached to the outer periphery of the sensor body (29), and when the sensor body (29) is inserted into the metal case (41), especially the body (3o), this metal tongue piece is attached to the body (3o). It is also possible to make pressure contact with 301, but if this is done, there is a problem that body c(0) will wear out due to sliding contact between the metal tongue and body I; 301, and abrasion powder will be generated. .
このため、この実施例においては、ボディ（３０）の底
壁（３］）とセンサ本体（２！ｌ）の先端面との間に対
極（１５１に接続された金属ばね片ｔ３３）を介装する
ようにしている。これにより、ボディ（３０）が摩耗し
て摩耗粉が発生することもなく、さらに、センザ本体翰
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、確実にボディ００）に金属
ばね片（３３）を接触させることができる。Therefore, in this embodiment, a counter electrode (metal spring piece t33 connected to 151) is interposed between the bottom wall (3]) of the body (30) and the tip surface of the sensor body (2!l). I try to do that. As a result, the body (30) does not wear out and wear particles are not generated, and even if the sensor body cover is not inserted sufficiently, or more specifically, the screw ring (35) is not screwed in enough, the The metal spring piece (33) can be brought into contact with the body 00).
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、溶液型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（
１９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 embodiment, the present invention was applied to a galvanic cell type gas sensor, but the present invention can also be applied to a constant potential electrolysis type, polarographic type, coulometric type, solution type conductivity type gas sensor, etc. In this case, the gas may be oxidized at the working electrode. Further, in the above embodiment, the metal case (41) is connected to the counter electrode (
Although it is connected to the working electrode (7) in this invention, it may be connected to the working electrode (7).
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、落下筒の衝噂に対して
耐えることができる。As explained above, according to the present invention, gas concentration can be measured accurately because it is not affected by external electrical noise, and it can withstand the impact of a falling tube. can.
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 ｆ２９）・・・・センサ本体（４１１・・
・金属ケース
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 f29) ... Sensor body (411...
・Metal case patent applicant Riken Keiki Co., Ltd. agent Patent attorney Ta 1) Toshio Figure 1 Figure 2
Claims (1)
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
いずれが一方の電ｉＫ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。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, the sensor body is surrounded by a metal case, and the metal case is used as a sensor. An electrochemical gas sensor characterized in that one of the main bodies is electrically connected to the other to shield the sensor main 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 true JPS60107559A (en) | 1985-06-13 |
| JPH0334823B2 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) |
Cited By (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
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011150513A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Hochiki Corp | Sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0334823B2 (en) | 1991-05-24 |
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