用于测量溶解在液体中的氢气浓度的氢传感器元件以及使用氢传感器元件测量测量氢气 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于测量溶解在液体中的氨气浓度的氨传感器装置W及使用该 氨传感器装置测量溶解在液体中的氨气浓度的方法。
【背景技术】
[0002] 存在通过测量溶解在液体中的气体浓度来测量特性或特性变化的情形。例如，随 着车辆的发动机油和在变压器或各种机械设备中使用的油恶化，氨气的浓度增大，并且因 此，当测量油中的氨气浓度时，可W感测油是否恶化。实际上，已报道在变压器的情况中，当 产生1000 ppm或更多的溶解氨气时，存在爆炸的风险。
[0003] 为了测量溶解在液体中溶解的氨气的浓度，可W使用包括光学法、粘性测量法和 电化学法、气相色谱法、气体分离法等方法，但是运些方法不是能够实时测量待测量的液体 的状态的方法，并且因此，当需要实时确定油是否当场恶化时，例如，运些方法不能是适用 于确定油是否恶化的应用的方法等。此外，在此方法中，测量设备和测量过程很复杂并且此 夕h存在许多问题，包括需要在长期测量时间中的方法并且需要高价设备等。
[0004] 因此，需要能够通过简单地实时测量液体W及油中溶解的氨气的浓度来感测油是 否恶化的设备和方法。
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 本发明设法解决运个问题，并且本发明的目的是提供一种氨传感器装置，该氨传 感器装置能够在没有高价复杂设备的情况下实时地简单测量溶解在液体中的氨气浓度。
[0007] 另外，本发明的另一个目的是提供一种氨传感器装置，该氨传感器装置防止氨传 感器，特别是氨传感器的感测电极由于暴露于液体中而劣化。
[000引此外，本发明的又另一个目的是提供一种氨传感器装置，该氨传感器装置能够在 测量溶解的氨气浓度时使测量精度受除氨气之外的其他气体的影响最小。
[0009]此外，本发明的再又另一个目的是提供一种氨传感器装置和用于测量氨气浓度的 方法，该氨传感器装置能够确保测量的精度和可再现性并且允许用户甚至从远距离知道测 量结果。
[0010]技术方案
[0011]为了实现该目的，根据本发明的一方面，用于测量溶解在液体中的氨气浓度的氨 传感器装置包括:传感器单元，其测量氨气浓度；W及外壳，其连接至所述传感器单元，并且 包括外壳本体，所述外壳本体具有形成在其至少一部分中的开口部分，所述外壳还包括禪 接至所述开口部分W便气体地且液体地密封的气体分离膜，其中，与所述液体和外部空气 隔离的密封空间通过所述外壳本体和所述气体分离膜形成在所述外壳中，并且所述气体分 离膜使溶解在所述液体中的氨气渗透到所述密封空间中。在运种情况下，所述氨传感器装 置可W进一步包括禪接至所述外壳的累送单元，所述外壳累送所述密封空间中的氧气到外 侧W去除所述氧气。
[0012] 所述传感器单元可W包括:氧离子导体和氨离子导体的异质组件;感测电极，其形 成在所述氨离子导体的表面上;参考电极，其形成在所述氧离子导体的表面上；W及电动势 测量单元，其测量所述参考电极与所述感测电极之间的电动势，并且所述感测电极暴露于 所述密封空间，所述参考电极与外部空气连通，或者由固定所述参考电极侧的氧气分压的 参考物覆盖，并且随着溶解的氨气浓度发生变化，所述电动势也发生变化。可替代地，所述 传感器单元可W包括:氨离子导体;感测电极和参考电极，该感测电极和参考电极形成在所 述氨离子导体的表面上，W及电动势测量单元，其测量所述参考电极与所述感测电极之间 的电动势，并且所述感测电极可W暴露于所述密封空间，参考电极可W由固定所述参考电 极侧处的氨分压的参考物覆盖，并且随着溶解的氨气浓度发生变化，所述电动势也可W发 生变化。
[0013] 所述气体分离膜可W是金属膜，并且所述金属膜可W包括钮(Pd)并且具有100皿 或更小的厚度。
[0014] 另外，根据本发明的一方面的氨传感器装置可W进一步包括固定帽，所述固定帽 用于使所述气体分离膜禪接至所述外壳，并且所述外壳中的密封空间可W由填充材料填 充。
[0015] 此外，根据本发明的氨传感器装置可W包括用于将传感器单元加热至感测溫度的 加热器。
[0016] 用于将密封空间中的氧气累送到外侧的累送单元可W包括:氧离子导体;加热器 基板，所述加热器基板通过间隔件与所述氧离子导体间隔开预定间距，所述间隔的间距被 设置成与外部空气连通，第一累送电极，该第一累送电极形成在所述氧离子导体的密封空 间侧处的一个表面上，第二累送电极，该第二累送电极形成在氧离子导体的外部空气侧处 的一个表面上，W及累送电源，该累送电源在所述第一累送电极与所述第二累送电极之间 施加电压或电流，并且所述累送电源可W在所述第一累送电极与所述第二累送电极之间施 加电压或电流，W将所述密封空间侧处的氧气累送到外部空气侧。
[0017] 所述累送单元可W与所述传感器单元一体地形成，并且在运种情况下，所述传感 器单元可W包括:氧离子导体;加热器基板，所述加热器基板通过间隔件与所述氧离子导体 间隔开预定间距，所述间隔的间距被设置成与外部空气连通，氨离子导体附接至暴露于所 述密封空间侧处的所述氧离子导体的至少一部分;感测电极，该感测电极形成在所述氨离 子导体的暴露于密封空间的表面上;参考电极，该参考电极形成在外部空气侧处的所述氧 离子导体的表面上；电动势测量单元，该电动势测量单元测量所述参考电极与所述感测电 极之间的电动势;第一累送电极，所述第一累送电极形成在所述氧离子导体的所述密封空 间侧的未附接至所述氨离子导体的表面上;第二累送电极，该第二累送电极形成在所述外 部空气侧处的氧离子导体的表面上，W及累送电源，该累送电源在所述第一累送电极与所 述第二累送电极之间施加所述电压，并且随着溶解的氨气浓度发生变化，所述电动势也发 生变化，并且电压或电流可W通过累送电源施加在所述第一累送电极与所述第二累送电极 之间，W将所述密封空间侧处的氧气累送到外部空气侧，并且在本文中，所述参考电极和所 述第二累送电极可W是一个电极。
[0018] 同时，根据本发明的氨传感器装置可W是禪接至容纳所述液体的容器的开口部分 的氨传感器装置，W测量溶解在所述容器容纳的液体中的氨气的浓度，并且在运种情况下， 所述气体分离膜通过所述开口部分与所述容器内侧连通，W使溶解在所述液体中的氨气渗 透到所述密封空间中。在运种情况下，在密封构件插在所述气体分离膜与所述开口部分之 间W及所述外壳本体与所述气体分离膜之间的同时，所述氨传感器可W禪接至所述开口部 分，并且所述氨传感器装置可W进一步包括:至少一个溫度传感器，用于测量所述传感器单 元的溫度；W及液体流入传感器，用于感测所述液体是否流入。
[0019] 根据本发明的另一方面，一种用于测量溶解在容器容纳的液体中的氨气浓度的溶 解氨测量装置包括:氨传感器装置，该氨传感器装置禪接至设置在所述容器一侧处的开口 部分，其中，所述氨传感器装置包括测量氨气浓度的传感器单元;和连接至所述传感器单元 的外壳，所述外壳包括外壳本体，所述外壳本体具有形成在其至少一部分中的开口部分，所 述外壳还包括禪接至所述开口部分W便气体地且液体地密封的气体分离膜，W具有使所述 液体与其中的外部空气隔离的密封空间，并且所述气体分离膜通过所述开口部分与所述容 器内侧连通，W使溶解在所述液体中的氨气渗透到所述密封空间中。所述氨传感器装置可 W禪接至开口部分，W被附接/拆卸。
[0020] 另外，所述溶解氨测量装置可W进一步包括电性连接至所述传感器单元W控制所 述传感器单元的操作的控制装置，并且可W进一步包括用于测量所述传感器单元的溫度的 溫度传感器或用于感测所述液体是否流入的液体流入传感器，其中，所述控制装置可W接 收来自所述溫度传感器的溫度感测结果。此外，开/关阀可W安装在所述开口部分中，并且 所述控制装置可W配置为控制所述开/关阀的操作。
[0021] 所述控制装置可W包括:测量单元，该测量单元接收来自所述传感器单元的测量 结果;控制单元，该控制单元控制所述氨传感器装置的操作；显示单元，该显示单元显示所 述溶解的氨气的测量浓度；W及传输单元，该传输单元通过有线或无线方法传输所述溶解 的氨气的浓度的测量结果。在本文中，所述氨传感器装置可W进一步包括累送单元，所述累 送单元将所述密封空间中的氧气累送到外侧，W去除所述氧气，并且所述累送单元可W被 配置成包括氧离子导体、形成在所述密封空气侧处的所述氧离子导体的一个表面上的第一 累送电极W及形成在所述外部空气侧处的所述氧离子导体的一个表面上的第二累送电极， 并且所述控制单元可W被配置成控制所述累送单元的操作。
[0022] 另外，所述累送单元可W测量所述第一累送电极与所述第二累送电极之间的电动 势，W甚至执行氧传感器功能W测量所述密封空间中的氧气分压，并且所述控制单元可W 被配置成从执行所述氧传感器功能的所述累送单元接收所述密封空间中的氧气分压的测 量结果，然后基于所述结果控制所述累送单元的累送操作。
[0023] -种用于通过使用根据本发明的另一方面的溶解氨测量装置测量溶解在液体中 的氨气浓度的方法包括:通过使用溫度传感器测量所述传感器单元的溫度;基于溫度测量 的结果控制所述传感器单元的溫度W变成所述测量溫度；W及通过使用所述传感器单元测 量所述密封空间中的氨气分压并且通过使用测量的结果计算溶解的氨气的浓度。在运种情 况下，所述氨传感器装置可W进一步包括累送单元，所述累送单元将所述密封空间中的氧 气累送到外侧，W去除所述氧气，所述累送单元可W被配置成包括氧离子导体、形成在所述 氧离子导体的所述密封空间侧处的一个表面上的第一累送电极W及形成在所述氧离子导 体的外表面上的第二累送电极，所述累送单元可W测量所述第一累送电极与所述第二累送 电极之间的电动势，W甚至执行氧传感器功能，W测量所述密封空间中的氧气分压，并且执 行所述氧传感器功能的所述累送单元可W测量所述密封空间中的氧气分压W确定测量的 氧气分压是否等于或高于参考值，当测量的氧气分压等于或高于所述参考值时，控制所述 累送单元的累送操作W便将所述密封空间中的氧气排出到外侧，并且当测量的氧气分压等 于或低于所述参考值时，测量所述氨气分压。
[0024] 另外，所述方法可W进一步包括通过有线或无线方法传输所述溶解的氨气的测量 浓度和计算浓度，所述氨传感器装置可W进一步包括用于感测液体是否流入的液体流入传 感器，并且所述方法可W进一步包括当通过接收来自所述液体流入传感器的感测结果确定 液体流入时，通知液体流入。
[0025] 根据本发明的又另一方面，一种用于测量溶解在液体中的氨气浓度的氨传感器装 置包括:具有圆筒形形状的外壳，其中至少一部分区域是开放的并且气体分离膜禪接至开 放的局部区域，所述气体分离膜不能渗透所述液体，但是能够渗透氨气；W及传感器单元， 该传感器单元包括至少第一电极和第二电极，其中所述传感器单元禪接至所述外壳，W使 得所述第一电极插入到所述外壳中W测量通过所述气体分离膜进入所述外壳中与所述第 一电极接触的氨气的浓度。
[0026]