| 【発明の名称】 |
電気化学式ガスセンサー |
| 【発明者】 |
【氏名】打越 祥一
【氏名】小川 高史
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| 【要約】 |
【課題】サンプリングポンプの脈動に関わり無く、センサー出力を一定に維持すること。
【解決手段】通気性隔膜５を介して被検ガスを電解液１に取り込み、前記被検ガスの濃度に対応した電気信号を出力する電気化学式ガスセンサーであって、隔膜５のガス流入側に多孔性膜１２によりバッファ室１３を区画形成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 通気性隔膜を介して被検ガスを電解液に取り込み、前記被検ガスの濃度に対応した電気信号を出力する電気化学式ガスセンサーにおいて、前記隔膜のガス流入側に多孔性膜によりバッファ室が区画形成されている電気化学式ガスセンサー。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、通気性隔膜を介してガスを取り込む電気化学式ガスセンサー、より詳細にはのガス取入口の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】定電位電解式ガスセンサーやガルバニ電池式ガスセンサーは、気体が透過可能な隔膜を介して被検ガスと電解液とを電極面で接触させる必要上、遠隔点のガス濃度を測定する場合には、図４に示したようにセンサーＡのガス取入口Ｂにガス流入口Ｃとガス排出口Ｄとが形成されたキャップＥを取付け、サンプリングポンプＦによりガスをサンプリング流路Ｇを介して強制的に取り込むことが行われている。なお、図中符号Ｈは、バッファタンクを示す。
【０００３】このようなサンプリングポンプＦは、長いサンプリング流路Ｇを介してサンプリングガスを取り込むことも考慮して、構造が簡単で信頼性が高く、かつ吸引圧、吐出圧が大きなダイヤフラムポンプが使用されているが、サンプリング流路の長さが大幅に変わったり、またポンプの送気能力が経年変化すると、センサーＡに供給できる流量が変動し、これに伴って検出出力、つまり検出感度も変動するという問題がある。このような問題を解消するため、ポンプの駆動速度を制御したり、流量制御弁を設けてセンサーＡへのサンプリングガスの供給量を調整することもすることも考えられるが、サンプリング手段が複雑化するという新たな問題を招く。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】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、ガスサンプリング手段の構造の複雑化を招くことなく、サンプリング流路の流体抵抗の変動や、またポンプの送気能力の変動に関わりなく、検出感度を一定に維持することができる電気化学式ガスセンサーを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成するために本発明においては、通気性隔膜を介して被検ガスを電解液に取り込み、前記被検ガスの濃度に対応した電気信号を出力する電気化学式ガスセンサーにおいて、前記隔膜のガス流入側に多孔性膜によりバッファ室が区画形成されている。
【０００６】
【作用】被検ガスが流れ込むと、膜の流体抵抗とバッファ室との容積とにより流速を減じられてほぼ拡散によりセンサーに流れ込むからサンプリングガスの流量の変動に関わり無く検出感度が一定となる。
【０００７】
【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この実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の電気化学式ガスセンサーの一実施例を示すものであって、この実施例では定電位電解式ガスセンサーとして構成されており、電解液１を収容したセル２に窓３、４、を設け、被検ガス取入口となる窓３には、通気性隔膜５に作用極として機能する物質、例えば白金黒層６を形成した作用極７が、また窓４を通気性隔膜８に対極として機能する物質、例えば銀層９を形成した対極１０により封止し、さらにこれら作用極７及び対極１０から離間した位置に銀線からなる参照極１１を配置して構成されている。
【０００８】被検ガス取入口となる窓３には、ここを封止している通気性隔膜５と一定幅Ｌの空間を区画するように被検ガスの透過が可能な多孔性膜１２、この実施例では孔径０．２μｍ、多孔度７２、厚さ１３０μｍの四フッ化エチレン重合体（ＰＴＦＥ）の膜（アドバンテック社製の品名Ｊ０２０Ａ）（膜Ａ）を張設してバッファ室１３が形成されている。なお、図中符号１５は、保護枠を、また符号１６は固定枠をそれぞれ示す。
【０００９】この実施例において、図４に示したようなキャップＥに装着するとともに、ガス排出口Ｄにダイヤフラムポンプで構成されたサンプリングポンプＦを接続して被検ガスを取り込むと、キャップＥにはポンプＦやサンプリング流路の流体抵抗に応じた流量の被検ガスが流れ込む。
【００１０】流れ込んだ被検ガスは、膜１２に形成されている微小、かつ多数の細孔によりその流速を低減されてバッファ室１３に流れ込み、ガス流としての勢いを阻害された状態で拡散により通気性隔膜５に流れ込む。これにより、センサー出力つまり作用極７と対極１０とを流れる電解電流は、サンプリングポンプＦの能力やサンプリング流路の流体抵抗の変動に起因するサンプリング流量の変化に左右されることなく、ガス濃度に対応した値となる。
【００１１】図２は、被検ガスの流入量をパラメータ（なお、図中符号Ａは１００ml/min、符号Ｂは５００ml/min、及び符号Ｃは１０００ml/minを示す）としたときの、バッファ室１３の幅Ｌとセンサー出力との関係を示すものであって、幅Ｌが１．０mm以上、つまり実用上、作用極７を構成する通気性隔膜５に密着しない程度の距離をおいて多孔性膜を配置するれば、１０倍程度の流量変化に対しても検出出力を一定に維持することができる。
【００１２】比較のためにろ紙（膜Ｂ）、異なる仕様（孔径０．１μｍ、多孔度７６、厚さ９０μｍ）の四フッ化エチレン重合体の膜（膜Ｃ）、及び作用極を構成する通気性隔膜５と同一の膜（膜Ｄ）を用いて比較実験したところ、膜Ｂはサンプリング流量の変動をまともに受け、また膜Ｃは、流量変動を若干緩和できるものの、検出精度を保証することは不可能であり、さらに膜Ｄは、流量変動を皆無とすることができるものの、ガス透過量が極めて少なくなるため、検出出力が極端に低下し、ガスセンサーとして使用することが不可能となる。すなわち、膜Ａ〜Ｄによる検出特性をまとめると、表１のようになる。
【００１３】
【表１】
【００１４】なお、上述の実施例においてはセンサーのガス取入口に多孔性膜を取付けているが、図３に示したようにガスセンサーの被検ガス取入口である窓３とキャップＥとの間に位置するように、キャップＥに多孔性膜１２を張設しても同様の作用を奏する。
【００１５】また、上述の実施例においては、定電位電解式センサーに例を採って説明したが、隔膜を介して電解液に被検ガスを取り込む他の形式のガスセンサーに適用しても同様の作用を奏することは明らかである。
【００１６】さらに、上述の実施例においては、被検ガスをキャップに吸引しているが、ポンプにより吸引した被検ガスを流し込むようにしても同様の作用を奏することを確認した。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、通気性隔膜を介して被検ガスを電解液に取り込み、被検ガスの濃度に対応した電気信号を出力する電気化学式ガスセンサーにおいて、通気性隔膜のガス流入側に多孔性膜によりバッファ室が区画形成されているので、膜の流体抵抗とバッファ室との容積とにより流速を大幅に減じられ、バッファ室のガスが拡散によりセンサーに流れ込むから、サンプリングポンプやサンプリング流路による流量の変動を無くして規定の感度でガスを検出することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２５０４２１
【氏名又は名称】理研計器株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年９月１日（２０００．９．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２５６６
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 慶治 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−７１６２２（Ｐ２００２−７１６２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年３月１２日（２００２．３．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２６４７８９（Ｐ２０００−２６４７８９） |
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