JP2016011903A - 電気化学式ガスセンサおよびガス検知器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気化学式ガスセンサは、ケーシング内において電解液を介して配置された少なくとも2つの電極の各々のリード部材を、金属素線が特定の形態をなすよう加工された立体形状部を有するものとし、リード部材40の立体形状部41がケーシング内に形成されたリード部材配置用空間部内23a、23bに配置され、立体形状部の内部空間を含むリード部材配置用空間部内23a、23bに、封止用樹脂接着剤が充填されて液密封止構造が形成された構成とされている。
【選択図】図1
Description
また、本発明の他の目的は、電解液の漏れに起因する誤動作や機器の損傷が生ずることを防止することができ、所期の動作状態を維持することのできるガス検知器を提供することにある。
当該ケーシングには、前記電極の各々のリード部材を当該電解液収容空間から当該ケーシングの外部に導出するためのリード部材導出用開口部が形成されていると共に、当該リード部材導出用開口部に近接した位置にリード部材配置用空間部が形成されており、
当該リード部材の各々は、金属素線が立体形状をなすよう加工された立体形状部を有し、当該立体形状部は、金属素線同士が互いに接触せず、湾曲した輪郭線をその断面に有する形態とされており、
当該リード部材の立体形状部が前記リード部材配置用空間部内に配置されており、当該立体形状部の内部空間を含む当該リード部材配置用空間部内に、封止用樹脂接着剤が充填されて液密封止構造が形成されていることを特徴とする。
このような構成のものにおいては、前記リード部材における立体形状部は、軸線に直交する任意の断面における外周輪郭形状が円形であることが好ましく、また、前記リード部材における立体形状部の軸方向における一方の端部が前記リード部材導出用開口部内に位置された構成とされていることが好ましい。
一の電極のリード部材が当該外装体本体に電気的に接続されていると共に、他の電極のリード部材が当該外装体キャップに電気的に接続された構成とされていることが好ましい。
図1は、本発明の電気化学式ガスセンサに係るガルバニ電池式ガスセンサの一構成例を示す断面図である。図2は、図1に示すガルバニ電池式ガスセンサにおける陰極リード部材の封止構造を示す部分拡大図である。図3は、図1に示すガルバニ電池式ガスセンサにおけるケーシングの構成を示す斜視図である。
このガルバニ電池式ガスセンサ10は、例えば酸素を検知対象ガスとするものであって、全体が略円柱型の外装体11を具えている。
ガスセンサ本体20は、端壁の中央部に形成された貫通孔によってガス取入口22が構成された、例えばABS樹脂などの樹脂材料よりなる有底円筒型のケーシング21を具えている。
陰極35は、接ガス部を形成する円板状の電極体35aとこの電極体35aの周縁部より径方向外方に向かって例えば直線状に伸びる端子片部分35bを有する陰極形成材料の、電極体35aが球面状に成形されて構成されている。陰極形成材料は、例えばステンレス鋼よりなる基材の表面に金が付着されてなるものである。
陰極35は、電極体35aが外方に向かって凸となる状態で配置されており、陰極35の端子片部分35bが、ケーシング21の端壁の肉厚中を当該端壁に沿って径方向に延び、先端部が軸方向に屈曲されてケーシング21の一方のリード部材配置用空間部23a内に導出されている。
キャップ25には、端壁における陰極35の電極体35aに対向する位置に、ガス導入用貫通孔26が形成されており、陰極35の電極体35aが当該ガス導入用貫通孔26に嵌め込まれた状態とされている。
陽極30は、電解液に対して耐蝕性を有する導電材料例えばステンレス鋼よりなる板状の保持部材31と、この保持部材31の一面および他面の各々に設けられた、電極層を構成する鉛よりなる一面側電極板32aおよび他面側電極板32bとにより構成されている。
回路基板18には、一面(ガスセンサ本体20と対向する面)に、後述する陰極35のリード部材40および陽極30のリード部材45が接続される導電パターン(図示せず)が形成されており、他面(外装体キャップ13と対向する面)に、陽極30に接続する陽極用導電パターン(図示せず)および陰極35に接続する陰極用導電パターン(図示せず)が形成されている。そして、他面に形成された陰極用導電パターンに、外装体キャップ13の鍔部13aの一面(内面)が弾接されている。
この例におけるリード部材40,45の立体形状部41,46は、例えば、金属素線が螺旋状に巻回されて円筒型のコイル形状をなすよう構成されている。また、各々のリード部材40,45における、後述する封止用樹脂接着剤との接着面には、脱脂処理が施されている。
ケーシング21の外部に導出された、立体形状部41の一端に連続する一端側素線部(リード線部)42は、ケーシング21の周壁における外周面とキャップ25の周壁における内周面との間を、ケーシング21の周壁に沿って軸方向外方に延び、他端側部分が径方向内方に向かって折り曲げられてケーシング21の開口端面に沿って延びるよう配設されており、その先端部が、回路基板18の一面に形成された導電パターンに接続されている。
ケーシング21の外部に導出された、立体形状部46の他端に連続する他端側素線部(リード線部)48は、ケーシング21の周壁における外周面とキャップ25の周壁における内周面との間を、ケーシング21の周壁に沿って軸方向外方に延び、他端側部分が径方向内方に向かって折り曲げられてケーシング21の開口端面に沿って延びるよう配設されており、その先端部が、回路基板18の一面に形成された導電パターンに接続されている。
封止用樹脂接着剤としては、例えばエポキシ樹脂接着剤を用いることができる。
従って、上記構成のガルバニ電池式ガスセンサ10によれば、陰極リード部材40の立体形状部41を構成する金属素線の周面が、その長さ方向の全域において封止用樹脂接着剤との接着範囲とされるので、陰極リード部材40と封止用樹脂接着剤が硬化されてなる封止用樹脂材料層52との間に十分に高い密着性を得ることができる。例えば、単にリード線を直線的にケーシングの外部に導出する構成のものに比して、接着距離(封止用樹脂材料層52との接着面を形成する金属素線の長さ)を約10倍以上の大きさとすることができる。また、立体形状部41が、湾曲した輪郭線をその断面に有する形態、いわば「角のない」形態とされていることによっても、陰極リード部材40と封止用樹脂材料層52との間に高い密着性を得ることができる。また、陽極リード部材45についても、陰極リード部材40と同一の構成を有することから、陽極リード部材45と封止用樹脂材料層52との間に高い密着性を得ることができる。
従って、使用時において熱的ストレスを受けた場合であっても、所期の液密封止構造を確実に保持することができ、電解液が外部に漏れ出すことを防止することができる。
陰極リード部材40と陰極35の端子片部分35bとの異種金属の接合部(溶接部)が一方のリード部材配置用空間部23a内において封止用樹脂材料層52によってモールドされて、当該接合部が電解液に接しない構造とされているので、局部電池が形成されることによって異常な電流が発生することを回避することができ、信頼性の高いガス検知を行うことができる。
図4は、本発明のガス検知器の一構成例を示す断面図である。
このガス検知器は、裏面側ハウジング部材61と、この裏面側ハウジング部材61にリング状パッキングを介して連結固定される表面側ハウジング部材62とにより構成される、全体が扁平なハウジングを具えている。表面側ハウジング部材62の左側領域には、ブザー配置部62aが形成されており、このブザー配置部62a内に収容された状態で警報用ブザー63がその発音部が上面側となるよう配置されている。そして、表面側ハウジング部材62の右側領域には、図4において上端が開口する円筒状のセンサ配置部62bが形成されており、このセンサ配置部62b内に収容された状態で、上記のガルバニ電池式ガスセンサ10が、センサ配置部62bに着脱自在に嵌合されたセンサキャップ62cにより固定された状態で保持されている。図4において、65は平板状の制御用回路基板、66はパネル状表示機構、68は駆動用電源を構成するいわゆるボタン型の電池である。
例えば、リード部材における立体形状部は、金属素線同士が互いに接触せず、湾曲した輪郭線をその断面に有する形態とされていれば、円筒型のコイル形状に限定されるものではない。例えば渦巻き型のコイル形状などの形態を有していてもよい。
また、本発明に係る液密封止構造は、ガルバニ電池式ガスセンサに限定されず、例えば定電位電解式ガスセンサなどにも適用することができる。さらにまた、本発明の電気化学式ガスセンサは、2つの電極を具えた構成(2極式)のものに限定されず、3つまたは4つの電極を具えた構成(3極式、4極式)のものであってもよい。
11 外装体
12 外装体本体
12a ガス導入用貫通孔
13 外装体キャップ
13a 鍔部
15 パッキン
18 回路基板
19 シール部材
20 ガスセンサ本体
21 ケーシング
22 ガス取入口
23a,23b リード部材配置用空間部
24a,24b リード部材導出用開口部
25 キャップ
26 ガス導入用貫通孔
27 段部
28 陽極支持部
30 陽極
31 保持部材
32a 一面側電極板(電極層)
32b 他面側電極板(電極層)
35 陰極
35a 電極体
35b 端子片部分
40 リード部材(陰極リード部材)
41 立体形状部
42 一端側素線部
43 他端側素線部
45 リード部材(陽極リード部材)
46 立体形状部
47 一端側素線部
48 他端側素線部
50 接続端子
50a 接触端子部
52 封止用樹脂材料層
55 ガス透過性隔膜
56 ビニロン不織布
57 圧気膜(圧力調整膜)
S 電解液収容空間
61 裏面側ハウジング部材
62 表面側ハウジング部材
62a ブザー配置部
62b センサ配置部
62c センサキャップ
63 警報用ブザー
65 制御用回路基板
66 パネル状表示機構
68 電池
Claims (7)
- 電解液が収容される電解液収容空間を内部に有するケーシングと、当該ケーシング内において電解液を介して配置された少なくとも2つの電極とを具えており、
当該ケーシングには、前記電極の各々のリード部材を当該電解液収容空間から当該ケーシングの外部に導出するためのリード部材導出用開口部が形成されていると共に、当該リード部材導出用開口部に近接した位置にリード部材配置用空間部が形成されており、
当該リード部材の各々は、金属素線が立体形状をなすよう加工された立体形状部を有し、当該立体形状部は、金属素線同士が互いに接触せず、湾曲した輪郭線をその断面に有する形態とされており、
当該リード部材の立体形状部が前記リード部材配置用空間部内に配置されており、当該立体形状部の内部空間を含む当該リード部材配置用空間部内に、硬化されて封止用樹脂材料層を形成する封止用樹脂接着剤が充填されて液密封止構造が形成されていることを特徴とする電気化学式ガスセンサ。 - 前記リード部材における立体形状部が、金属素線が螺旋状に巻回されて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気化学式ガスセンサ。
- 前記リード部材における立体形状部が円筒型であることを特徴とする請求項2に記載の電気化学式ガスセンサ。
- 前記リード部材における立体形状部の、軸方向における一方の端部が、前記リード部材導出用開口部内に位置されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電気化学式ガスセンサ。
- 前記電解液がアルカリ性の電解液であって、前記リード部材がステンレス鋼よりなり、前記封止用樹脂材料層がエポキシ樹脂接着剤の硬化物よりなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電気化学式ガスセンサ。
- 各々導電性材料よりなる外装体本体および外装体キャップが、相互に絶縁された状態で、カシメにより固定されてなる外装体を具えており、
一の電極のリード部材が当該外装体本体に電気的に接続されていると共に、他の電極のリード部材が当該外装体キャップに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電気化学式ガスセンサ。 - 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電気化学式ガスセンサを具えてなることを特徴とするガス検知器。
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