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Dokumentenidentifikation DE60027153T2 24.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001179731
Titel Galvanischer Gassensor mit einer Sauerstoff reduzierenden Gegenelektrode
Anmelder Riken Keiki Co., Ltd., Tokio, TW
Erfinder Matsuda, c/o Riken Keiki Co., Hiroyuki, Tokyo, JP
Vertreter Hoefer & Partner, 81545 München
DE-Aktenzeichen 60027153
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.12.2000
EP-Aktenzeichen 003112000
EP-Offenlegungsdatum 13.02.2002
EP date of grant 05.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse G01N 27/49(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf einen galvanischen Gassensor, der eine Arbeitselektrode und eine Gegenelektrode aufweist, die auf beiden Seiten eines Elektrolyts angeordnet sind.

Ein galvanischer Gassensor weist eine Arbeitselektrode, die durch Anbringen einer Schicht eines elektrisch leitenden Wirkstoffs auf einer Membran ausgebildet ist, die ein nachzuweisendes Gas einlässt und eine Wasser abweisende Eigenschaft hat und eine Gegenelektrode auf, die in einem Elektrolyt eingetaucht sind und getrennt voneinander in einem ausreichenden Abstand von üblicherweise 20 bis 30 mm angeordnet sind, um das Gas vom Erreichen der Gegenelektrode abzuhalten.

Das Erfordernis, das Gas am Erreichen der Gegenelektrode zu hindern, indem die Gegenelektrode in einem ausreichenden Abstand entfernt von der Membran gehalten wird, machte es schwierig, den Sensor abzuspecken.

WO-A-0131326 offenbart einen elektrochemischen Gassensor-Aufbau und ein Verfahren. EP-A-0604012 offenbart einen elektrochemischen Gassensor. EP-A-0763730 offenbart einen elektrochemischen Gassensor-Aufbau.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen schlanken aber ausreichend genauen galvanischen Gassensor dadurch bereitzustellen, dass ein Filterpapier oder ein anderes Wasser absorbierendes Material zwischen die Arbeits- und Gegenelektroden eingeschoben wird.

Dementsprechend befindet sich die Erfindung in einem galvanischen Gassensor zum Nachweis eines Gases mit Ausnahme von Sauerstoff, wobei der Sensor eine Arbeitselektrode, die durch Anbringen einer Schicht eines elektrisch leitenden Wirkstoffs auf einer Membran ausgebildet ist, die das Gas einlässt und eine Wasser abweisende Eigenschaft hat, und einen selektiv durchlässigen Film, der im Wesentlichen das Eindringen des Gases nicht gestattet, während das Eindringen von Sauerstoff gestattet wird, eine Gegenelektrode, die fest auf die Rückseite des selektiv durchlässigen Films geklebt ist und ein Sheet aufweist, das mit einem Elektrolyt imprägniert ist, der zwischen der Arbeitselektrode und dem selektiv durchlässigen Film angeordnet ist, wobei die Membran in einem Gehäuse derart gehalten wird, um zur Atmosphäre hin offen zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass:

das Gehäuse eine Abdeckung mit einer Öffnung in dessen Mittelteil, ein zylindrisches Eigengehäuse und ein zylindrisches Zwischengehäuse mit einem geschlossenen Ende, mit einem elastischen Rahmen aufweist, dessen Peripherie durch das zylindrische Zwischengehäuse mit einem geschlossenen Ende abgestützt wird; und

die Abdeckung die Arbeits- und Gegenelektroden und das Sheet dazwischen aufnimmt.

In der Zeichnung ist

1 eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform eines galvanischen Gassensors gemäß dieser Erfindung zeigt.

2(a) bzw. 2(b) zeigt eine Ausführungsform einer Abstützung und einer im gleichen Sensor verwendeten externen Anschlussklemme.

1 zeigt eine Ausführungsform eines galvanischen Gassensors gemäß dieser Erfindung. Eine aus einer Schicht eines elektrisch leitenden Wirkstoffs, wie z. B. schwarzem Platin hergestellte, auf einer Membran 2 ausgebildete Arbeitselektrode 3, die ein nachzuweisendes Gas einlässt und eine Wasser abweisende Eigenschaft hat, ist unterhalb eines Gas-Einlasses 1a am Mittelpunkt einer Abdeckung 1 eines Sensor-Gehäuses angeordnet. Unterhalb der Arbeitselektrode 3 sind ein mit einem Elektrolyt imprägniertes Sheet 4, das in der hier beschriebenen Ausführungsform ein Filterpapier ist und ein selektiv durchlässiger Film 5 platziert, der im Wesentlichen das Eindringen eines nachzuweisenden Gases nicht gestattet, während das Eindringen von Sauerstoff gestattet wird und der in dieser Ausführungsform ein Film aus fluoriertem Ethylen-Propylen- (FEP) Harz ist.

Eine Gegenelektrode 6 ist einstückig durch Bedampfen oder Bedrucken einer Schicht einer elektrisch leitenden Substanz auf der Rückseite des Films 5 ausgebildet, der aktiviert und aufgeraut ist. In dieser Ausführungsform ist die Gegenelektrode 6 mit einem zweiten Sheet 7, das mit einem Elektrolyt imprägniert ist, bedeckt und eine so ausgebildete mehrschichtige Anordnung wird im Gehäuse durch die Abdeckung 1 und einer Abstützung 8 gehalten.

Das Gehäuse weist die Abdeckung 1 mit einem Gas-Einlass 1a in dessen Mittelteil, ein zylindrisches Eigengehäuse 9 mit einer Durchgangsbohrung 1a an dessen Mittelpunkt und ein zylindrisches Zwischengehäuse 10 mit einem geschlossenen Ende auf, das geeignet ist, sich in das Eigengehäuse 9 einzupassen. Die Abdeckung 1 und das Eigengehäuse 9 sind aneinander befestigt.

Das Zwischengehäuse 10 mit einem geschlossenen Ende weist einen abgestuften Bereich 10a auf, der die Spitzen von zumindest 3 Vorsprüngen 8a der in 2(a) gezeigten Abstützung 8 lagert. Externe Anschlussklemmen 12, mit denen jeweils eine Leitung 11 in Folienform, wie zuvor in 2(b) gezeigt, verbunden ist, sind im Boden des Eigengehäuses 9 eingelassen. Die Leitung 11 ist zwischen dem Eigengehäuse 9 und dem Zwischengehäuse 10 hindurchgeführt, wobei ein Ende davon mit der Arbeitselektrode 3 und das andere Ende mit der Gegenelektrode 6 in Kontakt gebracht wird, wodurch die Arbeits- und Gegenelektroden 3 und 6 mit den externen Anschlussklemmen 12 verbunden werden. Bezugsziffern 13 bzw. 14 kennzeichnen eine ringförmige Dichtungspackung und einen Filter zur Entstaubung.

Wenn ein nachzuweisendes, durch den Gas-Einlass 1a eingelassenes Gas die Membran 2 dieser Ausführungsform durchdringt, wird ein zur Konzentration des Gases proportionaler elektrischer Strom zwischen den Arbeits- und Gegenelektroden 3 und 6 erzeugt und ein der Gaskonzentration entsprechendes elektrisches Signal kann von den Abschlussklemmen 12 abgenommen werden.

Das Gas und der Sauerstoff, die die Membran 2 durchdrungen haben, durchströmen das mit der Elektrode imprägnierte Sheet 4 und diffundieren zur Gegenelektrode 6. Dadurch dass jedoch der Gasfluss vom Film 5, der die Gegenelektrode 6 enthält, aufgehalten wird, durchdringt nur Sauerstoff das Sheet 4. Dies hindert das Gas so weit als möglich, die Gegenelektrode zu erreichen. Daher weist der Gassensor gemäß dieser Erfindung die Konzentration des Gases exakt nach, obwohl die Arbeits- und Gegenelektroden 3 und 6 nur durch einen solch kleinen Abstand wie die Dicke des Sheet 4 entfernt voneinander angeordnet sind.

Ein Polyethylen-Film erfüllt die gleiche Funktion wie der Film aus fluoriertem Ethylen-Propylen- (FEP) Harz, der in dieser Ausführungsform als selektiv durchlässiger Film verwendet wird, der im Wesentlichen den Durchtritt von nachzuweisendem Gas nicht gestattet, während der Durchtritt von Sauerstoff gestattet wird.

Die Gegenelektrode 6, die in der gerade beschriebenen Ausführungsform als Schicht auf der Oberfläche des selektiv durchlässigen Films 5 ausgebildet ist, der im Wesentlichen den Durchtritt eines nachzuweisenden Gases nicht gestattet, während der Durchtritt von Sauerstoff gestattet wird, kann auch getrennt vom Film 5 ausgebildet und auf dessen Rückseite befestigt werden.


Anspruch[de]
  1. Galvanischer Gassensor zum Nachweis eines Gases mit Ausnahme von Sauerstoff, wobei der Sensor eine Arbeitselektrode (3), die durch Anbringen einer Schicht eines elektrisch leitenden Wirkstoffs auf einer Membran (2) ausgebildet ist, die das Gas einlässt und eine Wasser abweisende Eigenschaft hat, und einen selektiv durchlässigen Film (5), der im Wesentlichen das Eindringen des Gases nicht gestattet, während das Eindringen von Sauerstoff gestattet wird, eine Gegenelektrode (6), die fest auf die Rückseite des selektiv durchlässigen Films geklebt ist und ein Sheet (4) aufweist, das mit einem Elektrolyt imprägniert ist, der zwischen der Arbeitselektrode und dem selektiv durchlässigen Film angeordnet ist, wobei die Membran in einem Gehäuse derart gehalten wird, dass es zur Atmosphäre hin offen ist und das Gehäuse eine Abdeckung (1) aufweist, die eine Öffnung (1a) in dessen Mittelteil und ein zylindrisches Eigengehäuse (9) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass:

    das Gehäuse ein zylindrisches Zwischengehäuse (10) mit einem geschlossenen Ende, mit einem elastischen Rahmen (8) aufweist, dessen Peripherie (8a, 8a, 8a, 8a) vom zylindrischen Zwischengehäuse mit einem geschlossenen Ende abgestützt wird; und

    dieses Gehäuse die Arbeits- und Gegenelektroden und das Sheet dazwischen aufnimmt.
  2. Galvanischer Gassensor gemäß Anspruch 1, bei dem die Gegenelektrode (6) auf der Oberfläche des selektiv durchlässigen Films (5) ausgebildet ist.
  3. Galvanischer Gassensor gemäß Anspruch 1, bei dem externe Anschlussklemmen (12) im Boden des Eigengehäuses (9) eingelassen und mit den Arbeits- (3) und Gegenelektroden (6) durch eine Leitung (11) verbunden sind, die zwischen dem Eigengehäuse und dem Zwischengehäuse (10) hindurchgeführt ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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