JP3518728B2 - 隔膜型電気化学式ガス検出器 - Google Patents
隔膜型電気化学式ガス検出器Info
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- JP3518728B2 JP3518728B2 JP20808198A JP20808198A JP3518728B2 JP 3518728 B2 JP3518728 B2 JP 3518728B2 JP 20808198 A JP20808198 A JP 20808198A JP 20808198 A JP20808198 A JP 20808198A JP 3518728 B2 JP3518728 B2 JP 3518728B2
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Description
【０００１】
【発明が属する技術の分野】本発明は、気体透過性の隔
膜を介して気体を電解液に接液させ、隔膜に形成されて
いる作用極と対極との間の電気的変化から気体の濃度を
検出する隔膜型電気化学式ガス検出器に関する。
膜を介して気体を電解液に接液させ、隔膜に形成されて
いる作用極と対極との間の電気的変化から気体の濃度を
検出する隔膜型電気化学式ガス検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】隔膜型電気化学式ガス検出器は、気体透
過性を備えたテフロンなどの多孔質材からなる隔膜の接
液側に作用極となる金属膜を形成して対極とともに電解
液に浸漬し、隔膜を透過した気体による作用極と対極と
の間の電気的変化により気体の濃度を検出するように構
成されている。
過性を備えたテフロンなどの多孔質材からなる隔膜の接
液側に作用極となる金属膜を形成して対極とともに電解
液に浸漬し、隔膜を透過した気体による作用極と対極と
の間の電気的変化により気体の濃度を検出するように構
成されている。
【０００３】このような検出器は、隔膜を介して容器内
の電解液に気体を取り込む関係上、隔膜やセルを構成す
る容器の大気開放口から電解液の水分が蒸発して、極端
な場合には電解液の水位が隔膜よりも下方に低下して検
出が不能となったり、また検出器の姿勢の変化により作
用極全体が大気に晒されて作用極の特性が極端に変動し
て、次の測定までに時間を要する等の問題がある。
の電解液に気体を取り込む関係上、隔膜やセルを構成す
る容器の大気開放口から電解液の水分が蒸発して、極端
な場合には電解液の水位が隔膜よりも下方に低下して検
出が不能となったり、また検出器の姿勢の変化により作
用極全体が大気に晒されて作用極の特性が極端に変動し
て、次の測定までに時間を要する等の問題がある。
【０００４】このような問題を解消するため、通常、作
用極の表面にセルの底部まで延びる濾紙等の多孔質シー
トを接触させ、電解液の液面が低下したり、検出器全体
の姿勢が変化した場合にも、多孔質シートに吸収されて
いる電解液により作用極が直接空気に接触するのを防止
して、検出不能となるのを回避することが行われてい
る。
用極の表面にセルの底部まで延びる濾紙等の多孔質シー
トを接触させ、電解液の液面が低下したり、検出器全体
の姿勢が変化した場合にも、多孔質シートに吸収されて
いる電解液により作用極が直接空気に接触するのを防止
して、検出不能となるのを回避することが行われてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、輸送等によ
り急激な気圧の変動を受けると、外側を凸とするように
隔膜が塑性的に変形してしまい、多孔質シートとの間に
間隙が生じることがある。このように一旦間隙が形成さ
れてしまうと、電解液を吸収している多孔質シートが隔
壁として作用し、電解液の作用極側への移動を阻止して
いまい、検出器の姿勢に関わりなく作用極が大気に晒さ
れてしまうという新たな問題が発生する。このような問
題を解消するために、特開平9-318589号公報に見られる
ように接液側に作用極が形成された気体透過性の隔膜に
より封止された窓を備えたセルに、硫酸と常温で固体状
のポリエチレングリコール、例えば分子量が２００万以
上のものを、４ｗｔ％以上含有させた隔膜型電気化学式
ガス検出器を提案した。
り急激な気圧の変動を受けると、外側を凸とするように
隔膜が塑性的に変形してしまい、多孔質シートとの間に
間隙が生じることがある。このように一旦間隙が形成さ
れてしまうと、電解液を吸収している多孔質シートが隔
壁として作用し、電解液の作用極側への移動を阻止して
いまい、検出器の姿勢に関わりなく作用極が大気に晒さ
れてしまうという新たな問題が発生する。このような問
題を解消するために、特開平9-318589号公報に見られる
ように接液側に作用極が形成された気体透過性の隔膜に
より封止された窓を備えたセルに、硫酸と常温で固体状
のポリエチレングリコール、例えば分子量が２００万以
上のものを、４ｗｔ％以上含有させた隔膜型電気化学式
ガス検出器を提案した。
【０００６】これによれば、接液側に作用極が形成され
た気体透過性の隔膜により封止された窓を備えたセル
に、硫酸とポリエチレングリコールとを混合して調製さ
れた電解液と、対極とを収容して、ポリエチレングリコ
ールの粘着性により作用極を常に接液状態に維持するこ
とができるものの、時間の経過とともに粘性が徐々に低
下し、さらにはガス検出感度が経時的に大きく変化する
等の不都合が見いだされた。本発明はこのような問題に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、検出感度の経時的変化を抑え、かつ粘性やガス検出
感度の経時的変化を或程度抑制することができる隔膜型
電気化学式ガス検出器を提供することである。
た気体透過性の隔膜により封止された窓を備えたセル
に、硫酸とポリエチレングリコールとを混合して調製さ
れた電解液と、対極とを収容して、ポリエチレングリコ
ールの粘着性により作用極を常に接液状態に維持するこ
とができるものの、時間の経過とともに粘性が徐々に低
下し、さらにはガス検出感度が経時的に大きく変化する
等の不都合が見いだされた。本発明はこのような問題に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、検出感度の経時的変化を抑え、かつ粘性やガス検出
感度の経時的変化を或程度抑制することができる隔膜型
電気化学式ガス検出器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、接液側に作用極が形成され
た気体透過性の隔膜により封止された窓を備えたセル
に、１０規定以下の硫酸と分子量４００万以上のポリエ
チレングリコールとを、前記ポリエチレングリコールが
１．０乃至３．５ｗｔ％となるように混合した電解液を
収容するようにした。
るために本発明においては、接液側に作用極が形成され
た気体透過性の隔膜により封止された窓を備えたセル
に、１０規定以下の硫酸と分子量４００万以上のポリエ
チレングリコールとを、前記ポリエチレングリコールが
１．０乃至３．５ｗｔ％となるように混合した電解液を
収容するようにした。
【０００８】
【発明の実施の態様】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実
施例を定電位電解式ガス検出器に例を採って示すもので
あって、図中符号１は、セル容器で、後述する電解液２
を収容し、その対向する２つの面には通孔３、４が設け
られている。一方の通孔３には、これを封止するように
外側にＯリング等のパッキング５を介してガス導入口６
ａ，６ａ‥‥を有する押さえ蓋６により隔膜７が液密に
張設されている。
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実
施例を定電位電解式ガス検出器に例を採って示すもので
あって、図中符号１は、セル容器で、後述する電解液２
を収容し、その対向する２つの面には通孔３、４が設け
られている。一方の通孔３には、これを封止するように
外側にＯリング等のパッキング５を介してガス導入口６
ａ，６ａ‥‥を有する押さえ蓋６により隔膜７が液密に
張設されている。
【０００９】隔膜７は、電解液側に被検ガスを酸化、還
元するのに適した金属、例えば酸化白金（ＰｔＯ）や、
酸化ルテリウム（ＲｕＯ2）等の金属の微粉末とフッ素
樹脂粉末を混合したものを、通気性と撥水性を備えたフ
ッ素樹脂等の多孔質膜８に塗布、焼結したり、また反応
性スパッタリング等により作用極となる膜９が作り付け
て構成されている。
元するのに適した金属、例えば酸化白金（ＰｔＯ）や、
酸化ルテリウム（ＲｕＯ2）等の金属の微粉末とフッ素
樹脂粉末を混合したものを、通気性と撥水性を備えたフ
ッ素樹脂等の多孔質膜８に塗布、焼結したり、また反応
性スパッタリング等により作用極となる膜９が作り付け
て構成されている。
【００１０】また、他方の通孔４には対極に適した物質
の膜１０を形成した隔膜１１が押さえ蓋１２より液密に
設けられている。
の膜１０を形成した隔膜１１が押さえ蓋１２より液密に
設けられている。
【００１１】これら作用極、対極となる膜９、１０はリ
ード線を介して測定回路に接続され、これら膜９、１０
間を流れる検出器電流を測定して被検ガスの濃度を測定
するようなっている。
ード線を介して測定回路に接続され、これら膜９、１０
間を流れる検出器電流を測定して被検ガスの濃度を測定
するようなっている。
【００１２】一方、電解液２は、被検ガスに対して作用
極となる膜９とともに酸化、還元反応を起こすための主
成分となる１０規定以下の硫酸に、膜９、１０に粘着し
て表面から流れ落ちない程度の粘着度を発現させる濃
度、この実施例では、分子量が４００万以上のポリエチ
レングリコールを１．０乃至３．５ｗｔ％を混合して調
整されている。
極となる膜９とともに酸化、還元反応を起こすための主
成分となる１０規定以下の硫酸に、膜９、１０に粘着し
て表面から流れ落ちない程度の粘着度を発現させる濃
度、この実施例では、分子量が４００万以上のポリエチ
レングリコールを１．０乃至３．５ｗｔ％を混合して調
整されている。
【００１３】この実施例において、被検ガスが隔膜７を
透過して、電解液２に溶け込むと、電解液２で被検ガス
の解離反応と、作用極となる膜９での酸化反応や還元反
応が進行して、透過した被検ガスの濃度に比例した電子
が生成され、検出器電流が流れる。
透過して、電解液２に溶け込むと、電解液２で被検ガス
の解離反応と、作用極となる膜９での酸化反応や還元反
応が進行して、透過した被検ガスの濃度に比例した電子
が生成され、検出器電流が流れる。
【００１４】一方、使用中には電解液２を構成している
硫酸がその吸水性により大気中の水分をセル容器１内に
取り込む。この取り込まれた水分は、ポリエチレングリ
コールの極めて高い親水性により電解液全体に溶解し
て、流れ出し易い水自体として残存することができな
い。
硫酸がその吸水性により大気中の水分をセル容器１内に
取り込む。この取り込まれた水分は、ポリエチレングリ
コールの極めて高い親水性により電解液全体に溶解し
て、流れ出し易い水自体として残存することができな
い。
【００１５】一方、電解液の水分が徐々に蒸発すると、
電解液に含まれているポリエチレングリコールの濃度が
上昇して粘着力が大きくなり、膜９、１０の表面に薄い
層２ａを形成しつつ水位を低下させることになる。もと
より、隔膜型電気化学式ガス検出器は、作用極、及び対
極の膜９、１０が電解液２により湿潤されて、導電関係
が維持されていれば、ガス検出機能を失うことが無いの
で、外部から流れ込んだ気体の濃度に対応した検出器電
流が発生する。
電解液に含まれているポリエチレングリコールの濃度が
上昇して粘着力が大きくなり、膜９、１０の表面に薄い
層２ａを形成しつつ水位を低下させることになる。もと
より、隔膜型電気化学式ガス検出器は、作用極、及び対
極の膜９、１０が電解液２により湿潤されて、導電関係
が維持されていれば、ガス検出機能を失うことが無いの
で、外部から流れ込んだ気体の濃度に対応した検出器電
流が発生する。
【００１６】また、検出器全体の姿勢が極端に変化して
電解液２が膜９、１０から離れた場合にあっても、上述
したように電解液２はポリエチレングリコールの高い粘
着力により膜９、１０及びセル容器１の内面に薄い層を
形成してこれらを電解液２で湿潤させて導電関係を維持
するので、元の姿勢に戻された状態では、気体の濃度に
対応した検出信号を直ちに出力する。
電解液２が膜９、１０から離れた場合にあっても、上述
したように電解液２はポリエチレングリコールの高い粘
着力により膜９、１０及びセル容器１の内面に薄い層を
形成してこれらを電解液２で湿潤させて導電関係を維持
するので、元の姿勢に戻された状態では、気体の濃度に
対応した検出信号を直ちに出力する。
【００１７】ちなみにポリエチレングリコールを３．５
ｗｔ％含む本実施例では検出器を転倒させて２４時間放
置した場合でも被検ガスを正常に測定することができ、
ポリエチレングリコールの濃度を１．０ｗｔ％まで低下
させた場合にあっても転倒時間が３時間程度であれば被
検ガスを測定することができた。
ｗｔ％含む本実施例では検出器を転倒させて２４時間放
置した場合でも被検ガスを正常に測定することができ、
ポリエチレングリコールの濃度を１．０ｗｔ％まで低下
させた場合にあっても転倒時間が３時間程度であれば被
検ガスを測定することができた。
【００１８】なお、長時間の使用により封止領域のＯリ
ング等のパッキン５がへたって封止力が低下したり、ま
た製造過程で封止領域に異物が混入していた場合にも、
電解液２がポリエチレングリコールにより粘着力と粘性
を高められているため、漏れ出すことができない。すな
わち、図１のパッキン５と隔膜７との間に直径０．２ｍ
ｍの白金線を介装して一部領域の封止力を強制的に低下
させ、電解液のポリエチレングリコールの濃度を変えて
漏洩の有無を検査した。１．０ｗｔ％未満のものでは漏
れ出しが生じたものの、１．０ｗｔ％以上で含むものに
あっては漏洩が見られなかった。
ング等のパッキン５がへたって封止力が低下したり、ま
た製造過程で封止領域に異物が混入していた場合にも、
電解液２がポリエチレングリコールにより粘着力と粘性
を高められているため、漏れ出すことができない。すな
わち、図１のパッキン５と隔膜７との間に直径０．２ｍ
ｍの白金線を介装して一部領域の封止力を強制的に低下
させ、電解液のポリエチレングリコールの濃度を変えて
漏洩の有無を検査した。１．０ｗｔ％未満のものでは漏
れ出しが生じたものの、１．０ｗｔ％以上で含むものに
あっては漏洩が見られなかった。
【００１９】また、ポリエチレングリコールが検出感度
に及ぼす影響を調査するため、被検ガスの濃度を一定に
維持して、電解液中のポリエチレングリコールの濃度を
変えながら検出器電流を調査したところ、図２に示した
ように分子量４００万以上のポリエチレングリコールを
含有する電解液は、検出感度が最も高く、しかも経時的
変化が少なかった。
に及ぼす影響を調査するため、被検ガスの濃度を一定に
維持して、電解液中のポリエチレングリコールの濃度を
変えながら検出器電流を調査したところ、図２に示した
ように分子量４００万以上のポリエチレングリコールを
含有する電解液は、検出感度が最も高く、しかも経時的
変化が少なかった。
【００２０】一方、硫酸として６規定、１０規定、１８
規定のものを用意し、これらに分子量４００万以上のポ
リエチレングリコールを３．５ｗｔ％含有させて電解液
を調製し、検出感度の経時変化を調査したところ、図３
に示したように１０規定以下のものでは、検出器電流の
変化が極めて少なかった。同様に粘度の経時的変化を調
査したところ、１０規定以下の硫酸では粘度の低下が見
られず、硫酸によるポリエチレングリコールの分解を防
止できることが判明した。
規定のものを用意し、これらに分子量４００万以上のポ
リエチレングリコールを３．５ｗｔ％含有させて電解液
を調製し、検出感度の経時変化を調査したところ、図３
に示したように１０規定以下のものでは、検出器電流の
変化が極めて少なかった。同様に粘度の経時的変化を調
査したところ、１０規定以下の硫酸では粘度の低下が見
られず、硫酸によるポリエチレングリコールの分解を防
止できることが判明した。
【００２１】また、念のため電解液の色の変化を調査し
たところ、表１に示したように硫酸濃度６規定の電解液
では色変化がなく、また１０規定のものでは、検出器の
寿命程度の時間では変化がほとんど無かった。
たところ、表１に示したように硫酸濃度６規定の電解液
では色変化がなく、また１０規定のものでは、検出器の
寿命程度の時間では変化がほとんど無かった。
【００２２】
【表１】
【００２３】なお、１０規定の硫酸にポリエチレングリ
コールを溶解させた電解液を遮光性容器に収容して自然
光の下に放置したところ、粘度の低下の度合、及び変色
の進行を効果的に防止できることが判明した。 このこ
とから、セルを遮光性材料により構成することにより、
電解液の経時的変化を一層確実に防止することができ
る。
コールを溶解させた電解液を遮光性容器に収容して自然
光の下に放置したところ、粘度の低下の度合、及び変色
の進行を効果的に防止できることが判明した。 このこ
とから、セルを遮光性材料により構成することにより、
電解液の経時的変化を一層確実に防止することができ
る。
【００２４】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ポリエチレングリコールの粘着力により液位や姿勢が変
化した場合にでも、作用極が電解液の層を介して接液状
態に維持されて検出不能に至る事態を避けつつ、センサ
ーとしての感度の経時的変化や、また電解液の粘性の低
下を可及的に防止できる。
ポリエチレングリコールの粘着力により液位や姿勢が変
化した場合にでも、作用極が電解液の層を介して接液状
態に維持されて検出不能に至る事態を避けつつ、センサ
ーとしての感度の経時的変化や、また電解液の粘性の低
下を可及的に防止できる。
【図１】本発明の一実施例を示す装置を、電解液の水位
が低下した状態で示す図である。
が低下した状態で示す図である。
【図２】ポリエチレングリコールの分子量毎の検出感度
の経時変化を示す線図である。
の経時変化を示す線図である。
【図３】硫酸の濃度毎の検出感度の経時的変化を示す線
図である。
図である。
【図４】硫酸の濃度毎の電解液濃度の経時的変化を示す
線図である。
線図である。
１ セル容器
２ 電解液
３ 窓
９ 作用極となる膜
１０ 対極となる膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−318589（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−243594（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/26 - 27/49
Claims (2)
- 【請求項１】 接液側に作用極が形成された気体透過性
の隔膜により封止された窓を備えたセルに、１０規定以
下の硫酸と分子量４００万以上のポリエチレングリコー
ルとを、前記ポリエチレングリコールが１．０乃至３．
５ｗｔ％となるように混合した電解液を収容した隔膜型
電気化学式ガス検出器。 - 【請求項２】 前記セルが、遮光性材料により構成され
ている請求項１に記載の隔膜型電気化学式ガス検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20808198A JP3518728B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 隔膜型電気化学式ガス検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20808198A JP3518728B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 隔膜型電気化学式ガス検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000039417A JP2000039417A (ja) | 2000-02-08 |
| JP3518728B2 true JP3518728B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=16550336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20808198A Expired - Fee Related JP3518728B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 隔膜型電気化学式ガス検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3518728B2 (ja) |
-
1998
- 1998-07-23 JP JP20808198A patent/JP3518728B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000039417A (ja) | 2000-02-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 9 |
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