JPH05113424A - ポーラログラフ式オゾンセンサ - Google Patents
ポーラログラフ式オゾンセンサInfo
- Publication number
- JPH05113424A JPH05113424A JP3110785A JP11078591A JPH05113424A JP H05113424 A JPH05113424 A JP H05113424A JP 3110785 A JP3110785 A JP 3110785A JP 11078591 A JP11078591 A JP 11078591A JP H05113424 A JPH05113424 A JP H05113424A
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- JP
- Japan
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- ozone
- electrode
- working electrode
- sensor
- polarographic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガス中または溶液中に溶存するｐｐｂオーダ
ーのオゾン濃度を現場にて簡便に高精度でかつ長期間安
定して測定するためのセンサを提供することにある。 【構成】 作用極、対極、通気性隔膜及び電解液を有す
るポーラログラフ式オゾンセンサであって、その作用極
の表面積が見かけの面積の１０倍以上である電解電極で
あり、かつ、その作用極が通気性隔膜の全面を覆ってい
るポーラログラフ式オゾンセンサ。
ーのオゾン濃度を現場にて簡便に高精度でかつ長期間安
定して測定するためのセンサを提供することにある。 【構成】 作用極、対極、通気性隔膜及び電解液を有す
るポーラログラフ式オゾンセンサであって、その作用極
の表面積が見かけの面積の１０倍以上である電解電極で
あり、かつ、その作用極が通気性隔膜の全面を覆ってい
るポーラログラフ式オゾンセンサ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス中又は溶液中に溶
存するオゾン濃度を測定するためのセンサに関する。特
に、ｐｐｂオーダーのオゾン濃度を、現場にて簡便に高
精度でかつ長期間安定してモニターするためのセンサに
関する。
存するオゾン濃度を測定するためのセンサに関する。特
に、ｐｐｂオーダーのオゾン濃度を、現場にて簡便に高
精度でかつ長期間安定してモニターするためのセンサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、例えば内山著「食品機械装置」
Ｎｏ．１、８１〜８７頁（１９９１年）に記載されてい
るような従来型の一般的なポーラログラフ式オゾンセン
サの構造を示す模式断面図である。
Ｎｏ．１、８１〜８７頁（１９９１年）に記載されてい
るような従来型の一般的なポーラログラフ式オゾンセン
サの構造を示す模式断面図である。
【０００３】図１において、容器１中に設置された作用
極２は表面をきれいに研磨した白金、金等からなり、対
極３は銀等からなる。そして、容器１の開口部に設置さ
れた通気性隔膜４を検体６と接触させることで、検体中
のオゾンを容器１内の電解液５中に溶解させ、これを作
用極２面上で還元させる。その時の両極での反応を次に
示す。 作用極 Ｏ3 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- → Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ 対極 Ａｇ＋Ｃｌ- → ＡｇＣｌ＋ｅ-
極２は表面をきれいに研磨した白金、金等からなり、対
極３は銀等からなる。そして、容器１の開口部に設置さ
れた通気性隔膜４を検体６と接触させることで、検体中
のオゾンを容器１内の電解液５中に溶解させ、これを作
用極２面上で還元させる。その時の両極での反応を次に
示す。 作用極 Ｏ3 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- → Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ 対極 Ａｇ＋Ｃｌ- → ＡｇＣｌ＋ｅ-
【０００４】すなわち、作用極ではＯ3 がＨ+ と反応し
てＨ2 Ｏを生成すると共に、外部回路からｅ- を取り込
み、対極ではＡｇがＣｌ- と反応してＡｇＣｌを生成す
ると共に、外部回路にｅ- を供給する。
てＨ2 Ｏを生成すると共に、外部回路からｅ- を取り込
み、対極ではＡｇがＣｌ- と反応してＡｇＣｌを生成す
ると共に、外部回路にｅ- を供給する。
【０００５】この時、通気性隔膜４を作用極２面に接し
て配置することで、作用極２面上の電解液中には検体中
のオゾン濃度に対応したオゾン濃度を与えるが、従来の
ポーラログラフ式オゾンセンサでは、図１に示すように
作用極２は通気性隔膜４と接触する平面状であり、かつ
通気性隔膜４と一部分しか接触していなかった。すなわ
ち、作用極２が通気性隔膜４を完全に覆っておらず、作
用極２の周囲に電解液５が存在していたために、通気性
隔膜４を検体と接触させた時に、作用極２と接していな
い部分の通気性隔膜４を透過したオゾンは作用極２面上
で速やかに反応することなしに、電解液５中に拡散し蓄
積するので、電解液５中のオゾン濃度が増加するととも
に、作用極２面上の電解液に拡散するオゾン量が増加
し、センサ出力値、すなわち両極間に流れる電流値が徐
々に増加してセンサの応答が遅くなっていた。逆に、一
旦電解液５中にオゾンが蓄積された状態で、通気性隔膜
４をオゾンを含まない検体と接触させた場合、拡散によ
って作用極２面上に到達する電解液５中のオゾンの拡散
速度が遅いために、センサ出力値は速やかに減少せず、
同様にセンサの応答が遅くなっていた。
て配置することで、作用極２面上の電解液中には検体中
のオゾン濃度に対応したオゾン濃度を与えるが、従来の
ポーラログラフ式オゾンセンサでは、図１に示すように
作用極２は通気性隔膜４と接触する平面状であり、かつ
通気性隔膜４と一部分しか接触していなかった。すなわ
ち、作用極２が通気性隔膜４を完全に覆っておらず、作
用極２の周囲に電解液５が存在していたために、通気性
隔膜４を検体と接触させた時に、作用極２と接していな
い部分の通気性隔膜４を透過したオゾンは作用極２面上
で速やかに反応することなしに、電解液５中に拡散し蓄
積するので、電解液５中のオゾン濃度が増加するととも
に、作用極２面上の電解液に拡散するオゾン量が増加
し、センサ出力値、すなわち両極間に流れる電流値が徐
々に増加してセンサの応答が遅くなっていた。逆に、一
旦電解液５中にオゾンが蓄積された状態で、通気性隔膜
４をオゾンを含まない検体と接触させた場合、拡散によ
って作用極２面上に到達する電解液５中のオゾンの拡散
速度が遅いために、センサ出力値は速やかに減少せず、
同様にセンサの応答が遅くなっていた。
【０００６】また、作用極２が接していない部分の通気
性隔膜４を透過して電解液５中に溶解するオゾンによっ
て流れる電流のために、ｐｐｂオーダーの濃度の測定に
は精度及び安定性が不十分であり、実際の現場において
使用することができなかった。
性隔膜４を透過して電解液５中に溶解するオゾンによっ
て流れる電流のために、ｐｐｂオーダーの濃度の測定に
は精度及び安定性が不十分であり、実際の現場において
使用することができなかった。
【０００７】また、センサの応答速度の律速が、必ずし
も通気性隔膜４を透過するオゾンの透過速度ではないの
で、検体中のオゾン濃度とセンサ出力の関係が必ずしも
直線にはならないという問題点があり、更に、実際の測
定とは関係ない電流が流れるために、対極の消費が必要
以上に進み、センサの寿命を短くするという欠点もあっ
た。
も通気性隔膜４を透過するオゾンの透過速度ではないの
で、検体中のオゾン濃度とセンサ出力の関係が必ずしも
直線にはならないという問題点があり、更に、実際の測
定とは関係ない電流が流れるために、対極の消費が必要
以上に進み、センサの寿命を短くするという欠点もあっ
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記問題点を解消するポーラログラフ式オゾンセン
サを提供することである。
は、上記問題点を解消するポーラログラフ式オゾンセン
サを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者等は、上記問
題点を解決するために鋭意研究を行った結果、作用極と
して、通気性隔膜の全面を覆っている電解電極を用いる
ことにより、通気性隔膜を透過し電解液中に溶解したオ
ゾンが、広く電解液中に拡散してしまう前に、全て作用
極において反応させることによって、応答速度を速くす
るとともに、検体中のオゾン濃度とセンサ出力の間の直
線性を確保しようとすること、及び高精度で長期的に安
定して測定することができることを見出し、本発明を完
成するに到った。
題点を解決するために鋭意研究を行った結果、作用極と
して、通気性隔膜の全面を覆っている電解電極を用いる
ことにより、通気性隔膜を透過し電解液中に溶解したオ
ゾンが、広く電解液中に拡散してしまう前に、全て作用
極において反応させることによって、応答速度を速くす
るとともに、検体中のオゾン濃度とセンサ出力の間の直
線性を確保しようとすること、及び高精度で長期的に安
定して測定することができることを見出し、本発明を完
成するに到った。
【００１０】すなわち、本発明は、作用極、対極、通気
性隔膜及び電解液を有するポーラログラフ式オゾンセン
サにおいて、その作用極の表面積が見かけの面積の１０
倍以上である電解電極であり、かつ、その作用極が通気
性隔膜の全面を覆っていることを特徴とするポーラログ
ラフ式オゾンセンサである。
性隔膜及び電解液を有するポーラログラフ式オゾンセン
サにおいて、その作用極の表面積が見かけの面積の１０
倍以上である電解電極であり、かつ、その作用極が通気
性隔膜の全面を覆っていることを特徴とするポーラログ
ラフ式オゾンセンサである。
【００１１】本発明で使用する作用極としては、従来式
のセンサと同様に白金、金等が使用されてもかまわない
が、望ましくは通気性隔膜を透過し電解液中に溶解した
オゾンが広く電解液中に拡散する前に速やかに還元する
必要があることから、電極表面積の広いものが使用さ
れ、通常その表面積が見かけの面積の１０倍以上、好ま
しくは１００倍以上のものがよく、例えばカーボンフェ
ルト、カーボンペーパー、ポーラスグラッシーカーボ
ン、白金黒等を挙げることができる。
のセンサと同様に白金、金等が使用されてもかまわない
が、望ましくは通気性隔膜を透過し電解液中に溶解した
オゾンが広く電解液中に拡散する前に速やかに還元する
必要があることから、電極表面積の広いものが使用さ
れ、通常その表面積が見かけの面積の１０倍以上、好ま
しくは１００倍以上のものがよく、例えばカーボンフェ
ルト、カーボンペーパー、ポーラスグラッシーカーボ
ン、白金黒等を挙げることができる。
【００１２】更に、作用極の形状は従来式のセンサと同
様、通気性隔膜と接する平面状でもかまわないが、好ま
しくは電解液中に溶解したオゾンを完全に反応させるた
めに、センサ内部の電解液と広い接触面積を有するほう
がよい。
様、通気性隔膜と接する平面状でもかまわないが、好ま
しくは電解液中に溶解したオゾンを完全に反応させるた
めに、センサ内部の電解液と広い接触面積を有するほう
がよい。
【００１３】また、本発明で使用する通気性隔膜は、液
体不透過性の膜であり、例えば微孔性ポリ四フッ化エチ
レン膜（ＰＴＦＥ）やポリプロピレン膜（ＦＥＰ）等で
形成される。
体不透過性の膜であり、例えば微孔性ポリ四フッ化エチ
レン膜（ＰＴＦＥ）やポリプロピレン膜（ＦＥＰ）等で
形成される。
【００１４】そして、上記の作用極と対極との間には、
作用極が陽極となるように＋５０〜＋５００ｍＶ程度の
直流電圧が印加され、通気性隔膜を透過し電解液中に溶
解したオゾンは作用極面上で還元され、この時流れる還
元電流が検体の量に対応する。ここで、作用極と対極の
間に印加される電圧が、上記の範囲より−側であると、
通気性隔膜を透過した酸素及び溶解液中に溶解する酸素
も作用極上で還元されるので、測定値の誤差が大きくな
る原因となるので注意が必要である。
作用極が陽極となるように＋５０〜＋５００ｍＶ程度の
直流電圧が印加され、通気性隔膜を透過し電解液中に溶
解したオゾンは作用極面上で還元され、この時流れる還
元電流が検体の量に対応する。ここで、作用極と対極の
間に印加される電圧が、上記の範囲より−側であると、
通気性隔膜を透過した酸素及び溶解液中に溶解する酸素
も作用極上で還元されるので、測定値の誤差が大きくな
る原因となるので注意が必要である。
【００１５】また、作用極でオゾンが還元される時に対
極で起こる反応によって、対極表面に酸化物、塩化物等
の酸化性被膜が形成される場合や、電解液中の成分が消
費されて、電解液の液組成が変化する場合は、作用極の
電位が安定しないので、作用極、対極の他に参照電極を
設けることが望ましい。通常用いられる参照電極として
は、銀−塩化銀電極等が挙げられる。
極で起こる反応によって、対極表面に酸化物、塩化物等
の酸化性被膜が形成される場合や、電解液中の成分が消
費されて、電解液の液組成が変化する場合は、作用極の
電位が安定しないので、作用極、対極の他に参照電極を
設けることが望ましい。通常用いられる参照電極として
は、銀−塩化銀電極等が挙げられる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例にを示し、本発明をさらに具体
的に説明する。図２は、本発明方法を実施するためのポ
ーラログラフ式オゾンセンサの一例を示す断面図であ
る。図２において、容器１はオゾンに対して耐性があり
かつ絶縁材料であるガラス、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、塩化ビニル等から形成され、作用極２はその表面
が見かけの面積の１０倍以上であるカーボンフェルトで
形成され、対極３は銀で形成されている。更に、作用極
２は通気性隔膜４を透過し電解液中に溶解したオゾン
が、作用極２で反応することなしに広く電解液５中に拡
散することを防ぐために、通気性隔膜４をほぼ完全に覆
う構造となっている。
的に説明する。図２は、本発明方法を実施するためのポ
ーラログラフ式オゾンセンサの一例を示す断面図であ
る。図２において、容器１はオゾンに対して耐性があり
かつ絶縁材料であるガラス、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、塩化ビニル等から形成され、作用極２はその表面
が見かけの面積の１０倍以上であるカーボンフェルトで
形成され、対極３は銀で形成されている。更に、作用極
２は通気性隔膜４を透過し電解液中に溶解したオゾン
が、作用極２で反応することなしに広く電解液５中に拡
散することを防ぐために、通気性隔膜４をほぼ完全に覆
う構造となっている。
【００１７】また、通気性隔膜４は微孔性ポリ四フッ化
エチレン膜（ＰＴＦＥ）で形成され、検体６中に含まれ
るオゾンを容器１内に透過させ、透過したオゾンは通気
性隔膜４と作用極２の間に浸透している電解液５中に溶
解し、作用極２面上で速やかに還元される。
エチレン膜（ＰＴＦＥ）で形成され、検体６中に含まれ
るオゾンを容器１内に透過させ、透過したオゾンは通気
性隔膜４と作用極２の間に浸透している電解液５中に溶
解し、作用極２面上で速やかに還元される。
【００１８】そして、上記作用極２と対極３は、作用極
２が陽極に、対極３が陰極になるように、容器１と同様
な絶縁材料に封入された白金、金等の腐食性の低いリー
ド線８と接続され、作用極２と対極３の間には電圧及び
電流を測定するための計器７を接続し、両極間を流れる
電流値を測定する。
２が陽極に、対極３が陰極になるように、容器１と同様
な絶縁材料に封入された白金、金等の腐食性の低いリー
ド線８と接続され、作用極２と対極３の間には電圧及び
電流を測定するための計器７を接続し、両極間を流れる
電流値を測定する。
【００１９】図３は、従来型のセンサ、及び本発明によ
るセンサとを使用し、検体としてオゾンを含むガス及び
オゾンを含まないガスを交互に使用して、各センサ出力
電流値を同時に測定した時の、各センサの出力電流値変
化を示したグラフである。このグラフから、従来型のセ
ンサの出力電流値は安定するまでに５分以上かかるのに
対して、本発明によるセンサの出力電流値は２分以内で
安定していることが分かる。さらに、オゾンを含むガス
とオゾンを含まないガスとを交互に検体として使用して
いるうちに、従来型のセンサの出力電流値が徐々に増加
しているのに対して、本発明によるセンサの出力電流値
が常に一定のレベルで安定していることも分かる。
るセンサとを使用し、検体としてオゾンを含むガス及び
オゾンを含まないガスを交互に使用して、各センサ出力
電流値を同時に測定した時の、各センサの出力電流値変
化を示したグラフである。このグラフから、従来型のセ
ンサの出力電流値は安定するまでに５分以上かかるのに
対して、本発明によるセンサの出力電流値は２分以内で
安定していることが分かる。さらに、オゾンを含むガス
とオゾンを含まないガスとを交互に検体として使用して
いるうちに、従来型のセンサの出力電流値が徐々に増加
しているのに対して、本発明によるセンサの出力電流値
が常に一定のレベルで安定していることも分かる。
【００２０】さらに、本発明によるセンサ、及びセンサ
出力電流値をオゾン濃度に換算して表示できる計器を使
用し、検体中のオゾン濃度を変えて測定を行うととも
に、比較例として全く同じ検体を用いてＪＩＳ−Ｂ−７
９５７に示された方法（ＵＶ法）により測定した結果を
下記に示す。 Ｏ3 濃度測定値（ｐｐｂ） 測定Ｎｏ． 実施例 比較例 １ ５．０ 測定不可 ２ ７８．７ ７９．１ ３ ３４６．２ ３４５．３
出力電流値をオゾン濃度に換算して表示できる計器を使
用し、検体中のオゾン濃度を変えて測定を行うととも
に、比較例として全く同じ検体を用いてＪＩＳ−Ｂ−７
９５７に示された方法（ＵＶ法）により測定した結果を
下記に示す。 Ｏ3 濃度測定値（ｐｐｂ） 測定Ｎｏ． 実施例 比較例 １ ５．０ 測定不可 ２ ７８．７ ７９．１ ３ ３４６．２ ３４５．３
【００２１】この結果から、本発明によるセンサが正確
にしかもｐｐｂオーダーという低濃度のオゾン濃度まで
測定可能であることが判明した。
にしかもｐｐｂオーダーという低濃度のオゾン濃度まで
測定可能であることが判明した。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、ガス中又は溶液中に溶
存するオゾン濃度を測定する際に、現場にて簡便に高精
度でかつ長期間安定してｐｐｂオーダーのオゾン濃度を
モニターすることができる。
存するオゾン濃度を測定する際に、現場にて簡便に高精
度でかつ長期間安定してｐｐｂオーダーのオゾン濃度を
モニターすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来型のセンサの模式断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の一例を示すセンサの模式
断面図である。
断面図である。
【図３】図３は従来型のセンサと本発明によるセンサの
応答曲線を比較したグラフ図である。
応答曲線を比較したグラフ図である。
１：容器、２：作用極、３：対極、４：通気性隔膜、
５：電解液、６：検体、７：計器、８：リード線。
５：電解液、６：検体、７：計器、８：リード線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅沢 彰 埼玉県新座市石神５丁目４番24号 (72)発明者 鈴木 周一 東京都豊島区巣鴨１丁目40番６号 (72)発明者 内山 俊一 埼玉県深谷市宿根1465番２号
Claims (3)
- 【請求項１】 作用極、対極、通気性隔膜及び電解液を
有するポーラログラフ式オゾンセンサにおいて、その作
用極の表面積が見かけの面積の１０倍以上である電解電
極であり、かつ、その作用極が通気性隔膜の全面を覆っ
ていることを特徴とするポーラログラフ式オゾンセン
サ。 - 【請求項２】 作用極が、カーボンフェルト、カーボン
ペーパー、又はポーラスグラッシーカーボン、白金黒で
形成されている請求項１記載のポーラログラフ式オゾン
センサ。 - 【請求項３】 作用極、対極の他に参照電極を設けた請
求項１記載のポーラログラフ式オゾンセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110785A JPH05113424A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | ポーラログラフ式オゾンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110785A JPH05113424A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | ポーラログラフ式オゾンセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113424A true JPH05113424A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=14544567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3110785A Withdrawn JPH05113424A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | ポーラログラフ式オゾンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05113424A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110749636A (zh) * | 2014-06-03 | 2020-02-04 | 株式会社堀场先进技术 | 隔膜式传感器、液体分析仪以及液体分析方法 |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP3110785A patent/JPH05113424A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110749636A (zh) * | 2014-06-03 | 2020-02-04 | 株式会社堀场先进技术 | 隔膜式传感器、液体分析仪以及液体分析方法 |
| CN110749636B (zh) * | 2014-06-03 | 2022-12-06 | 株式会社堀场先进技术 | 隔膜式传感器、液体分析仪以及液体分析方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |