[发明专利]具有分隔过滤器的气体传感器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求序列号为14/447,922的美国专利申请(提交于2014年7月31日，标题为“GAS SENSOR WITH PARTITIONED FILTER”)的优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及气体传感器。更特别地，本申请涉及包括对其它气体提供降低的交叉敏感性并为气体传感器提供更长的寿命的新型过滤元件的气体传感器。

背景技术

气体传感器用于包括工作场所监测有毒或其它危险或有害气体的存在的许多商业和工业应用中，以及在其中健康和安全问题需要检测周围环境中的特定气体的其它应用中。

在这些不同应用中，经常需要监测所选择的气体种类的浓度低至百万分之几和更低的水平。在这样做时，通常需要从采样空气中去除将同样在传感器处反应并生成不想要的响应的其它气体或挥发性有机化合物。这些气体通常具有大量不同的化学性质，其因此需要使用大量的化学物质来去除它们中的每一种。例如，高表面积碳经常用于吸附大多数有机挥发性种类，但是碳在去除一些常见的工业无机气体时不是有效的。因此，必须使用第二类型的化学物质来去除那些气体等等。通常，碳被涂覆有第二类型的化学物质或者两种化学物质可以被混合然后浸渍到固体支承物上。这样的布置在化学物质彼此交叉反应时可以快速变成自毁的，从而导致过滤器和气体传感器的降低的效率和寿命。

在前述应用中使用的气体传感器包括电化学气体传感器，其可以操作为电化学地还原要监测的气体种类。可替代地，气体传感器可以通过电化学地氧化设法检测的目标气体种类来操作。作为又另一替代，电化学气体传感器可以通过包括要在监测气体环境中检测的目标气体的气体传感器设备中产生的化合物的间接氧化或还原反应来操作。

电化学气体传感器利用通常包含三个电极(工作电极、参比电极和对电极)的传感器电池，尽管已知具有两电极和四电极结构的气体传感器电池。电极常规安装在壳体内，壳体另外包含形成传感器的电子电路的电解质、触点和电线、以及使电解质保持在电池内并允许气体接触测量电极的可透气膜。

电化学传感器电池要求电解质作为电化学电池的组件。电解质执行不同电极之间的电荷的传输并因此使得电流能够流动。电荷通过电解质的传输相符地为离子的，而不涉及由电子的电荷传输。

常规气体传感器包含通常使用化学物质的混合物来实现多种功能的过滤器。这样的气体传感器由于传感器的化学组件彼此反应而可能具有有限的寿命，或者由于环境因素而以其它方式退化。因此，本领域持续寻求电化学电池气体传感器的改进。当前的气体传感器包括将这些材料分离到隔离室中的新型过滤器，其去除了交叉反应的风险，从而导致改进的总体过滤器效率和寿命而不会极大增加设计的复杂性。

附图说明

图1是根据本发明的检测器的视图。

图2是详述各种气体检测器的寿命的结果的图形的视图。

具体实施方式

虽然公开的实施例可以采取许多不同的形式，但是其具体实施例在附图中示出并且在本文中详细说明，其中要理解，本公开被认为是其原理的举例以及实践本公开的最佳模式，并不旨在将本申请或权利要求限制为所说明的具体实施例。

本文描述了一种具有过滤器的气体传感器，所述过滤器包括两种或更多种不相容的或交叉反应的化学物质，所述化学物质由可透气的惰性屏障(barrier)物理分离。图1图示了根据本发明的气体传感器10。将理解的是，除了下面描述的范围之外，无论是传感器10的确切形状还是确切配置都不是传感器10的限制。传感器包括壳体12，其由相对惰性的、不导电的、不透气的且耐酸的材料形成。壳体可以由陶瓷、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯，其相应的衍生物或其混合物制成。

在壳体内的是开口或毛细管14，气体通过所述开口或毛细管进入壳体12。壳体可以包含一个或多个开口或毛细管。可替代地，气体传感器可以包括固体膜传感器。