[發明專利]電化學傳感器

在審

• 申請號: 201410465287.5
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104458871A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 克里斯蒂安·范澤洛;斯特凡·保羅
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾測量及調節技術分析儀表兩合公司
• 主分類號: G01N27/417
• 分類號: G01N27/417
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張煥生;謝麗娜

技術領域

本發明涉及一種電化學傳感器，包括可浸入被測介質內的探頭，并具有至少兩個嵌入陶瓷探頭體內的導電電極。

背景技術

電化學傳感器在許多領域內使用，如在醫學臨床分析和實驗室分析、環境保護以及過程測量技術中。電化學傳感器工作根據導電的、電位或電流的測量原理，這樣被測量變量在介質中經由電極確定。

從現有技術中已知，如從EP990?894B1，包括浸入在被測介質中用于測量的至少兩個電極的導電電導率傳感器。為了確定被測介質的電解電導率，在被測介質中確定了電極測量路徑的電阻或電導。在已知測量儀(cell)常數的情況下，被測介質的導電性可由此確定。

在DE10?2006?024?905A1中示出的是導電電導率傳感器的電極裝置，在這種情況下，內部和外部電極通過成形密封件以及密封支撐體彼此隔離并絕緣。成形密封件用于防止被測介質滲透到電極之間的環形間隙內。

這種帶有額外密封的電極裝置結構相對復雜并且容易受干擾，這樣介質可滲透到在電極和密封支撐體之間的間隙內。在電導率傳感器應用在食品行業或制藥行業的情況下，結構復雜性特別大。應用在食品和/或制藥行業內的過程自動化技術的傳感器必須在衛生方面實現非常高的要求。例如，這種傳感器的探頭在它們與被測介質接觸的程度上必須沒有難以接近的間隙，以便對接觸被測介質的總探頭表面的清洗和/或消毒是可能的。事實上，傳統的密封件或成形的密封件根據DE10?2006?024?905A1可基本滿足這一目的。然而，它們導致帶有相應組件復雜性的復雜結構。此外，隨著老化和磨損，這些密封件可失效，然后介質可進入在電極和密封支撐體之間的間隙內。

通常，電化學傳感器的探頭的探頭體由合成材料借助于各種生產方法生產，如注射成型、觸壓成型和熱印，其中安裝有金屬電極。合成材料，如塑料，與金屬電極結合的很大缺點是它們不同的熱膨脹系數。在由于高周圍壓力,或溫度波動的高載荷情況下，間隙形成在探頭體和電極的不同材料之間。這可能導致傳感器元件密封的缺乏，從而介質可滲透到傳感器內部。此外，微生物可進入這些間隙中，從而傳感器不能適合于衛生用途。合成材料的另一不希望的特性是它們的長期耐久性差，由于它們的壽命。由于侵蝕介質或重復的強烈溫度變化的老化增加了應用的合成材料的孔隙率。這樣，有可能的是液體介質可擴散通過合成材料浸入到傳感器內部。

在WO2010/072483A1中示出的是一種導電電導率傳感器，具有浸入在被測介質內的探頭。該探頭包括第一導電材料的至少兩個電極和第二電絕緣材料的至少一個探頭體。電極嵌入到探頭體內并通過探頭體彼此絕緣。因此，電極和探頭體實現為燒結的復合件。為此，探頭體和/或電極由多部件注射成型過程生產。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種具有浸入在被測介質內的探頭的電化學傳感器，其克服了關于在電極和探頭體之間密封的現有技術的缺點，從而大大增加了傳感器的可用性，同時降低了制造成本。

該目的通過一種電化學傳感器實現，該電化學傳感器包括浸入在被測介質內的探頭，并具有第一導電材料的至少兩個電極和第二電絕緣材料的至少一個探頭體，其中，各電極至少部分地嵌入到探頭體內并利用探頭體彼此絕緣，其中，所述至少兩個電極由至少一個導電材料實現以及探頭體由至少一個電絕緣陶瓷實現，其中，電極由導電材料的薄測量有源層實現并位于陶瓷材料的探頭體的端面內，以及電極經由穿過探頭體的連接元件而電接觸。

作為薄材料層的電極具有穿過探頭體的連接元件，并且其嵌入在陶瓷探頭體內，這樣的實施例實現了無間隙材料的過渡，并且因此在至少部分地嵌入在探頭體內的電極和探頭體之間的無間隙密封。

在有利的實施例中，電極的導電材料的測量有源層具有例如10μm-3mm的涂層厚度d。電極的該測量有源層無間隙地位于探頭體的陶瓷材料內，這樣電極和探頭體的端面形成平面。在這種情況下，電極的涂層厚度優選地在10μm到200μm的范圍內，從而通過最少使用貴金屬，如鉑、鈦和不銹鋼，也可節省成本。中心布置的環電極的薄層經由相應的連接元件電接觸。

在另一實施例中，導電材料包括導電陶瓷，導電搪瓷或金屬，特別地鉑、鈦或不銹鋼。